by Kas ir gravitācijas viļņi?
Gravitācijas viļņi ir telpas-laika viļņošanās, kas rodas, kad Visumā notiek ārkārtīgi enerģiski notikumi – piemēram, melno caurumu vai neitronu zvaigžņu sadursmes. Tos pirmoreiz paredzēja Alberts Einšteins jau 1916. gadā savā vispārīgajā relativitātes teorijā. Viņš aprakstīja, ka milzīgi objekti ar savu gravitāciju izkropļo telpas-laika struktūru, un, ja tie kustas vai saduras, šīs izmaiņas izplatās kā viļņi, līdzīgi kā akmens, iemests ūdenī, rada ripuļus.
Vēsturiskais atklājums 2015. gadā
2015.gada 14. septembrī LIGO observatorija (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) pirmo reizi tieši reģistrēja gravitācijas viļņus. Signāls nāca no divu milzu melno caurumu sadursmes, kas notika vairāk nekā 1,3 miljardu gaismas gadu attālumā. Šajā brīdī daļa no kopējās masas tika pārvērsta milzīgā enerģijas sprādzienā gravitācijas viļņu veidā, kas izplatījās visos virzienos un pēc miljardiem gadu sasniedza Zemi.
Kā tos uztvēra?
Gravitācijas viļņu radītās izmaiņas ir neticami mazas – mazākas par viena protona diametru. Lai tās izmērītu, LIGO izmanto lāzera interferometriju – metodi, kurā lāzera starus sadala divos virzienos, atstaro kilometriem garos tuneļos un pēc tam apvieno. Ja gravitācijas vilnis izmaina šo tuneļu garumu pat par sīku daļiņu, lāzera staru saskarsmē rodas raksturīgas izmaiņas, kuras sensori spēj reģistrēt.
Kāpēc tas ir tik svarīgi?
Līdz šim lielākā daļa astronomisko novērojumu balstījās uz elektromagnētisko starojumu (redzamā gaisma, radioviļņi, rentgenstari). Gravitācijas viļņu atklāšana ir kā jaunas maņas iegūšana – mēs tagad varam “dzirdēt” Visuma notikumus, kurus nav iespējams redzēt ar teleskopu. Tas paver iespējas:
- Pētīt melnos caurumus, kurus citādi nav iespējams tieši novērot.
- Izsekot neitronu zvaigžņu sadursmes, kas rada smagos elementus (zelts, platīns).
- Izprast Visuma veidošanos un attīstību dziļāk nekā jebkad agrāk.
Jauna astronomijas nozare
Šis atklājums radīja gravitācijas viļņu astronomiju – pilnīgi jaunu zinātnes virzienu, kas strauji attīstās. Turpmāk zinātnieki varēs apvienot gravitācijas viļņu un gaismas novērojumus, lai radītu pilnīgāku kosmosa karti. Tas ir kā pāriet no melnbaltas fotogrāfijas uz krāsainu, trīsdimensiju attēlu.
Zinātnes triumfs
Gravitācijas viļņu tiešā reģistrēšana ir viens no 21. gadsimta lielākajiem zinātniskajiem sasniegumiem, jo tā apvieno vairāk nekā gadsimtu senu teoriju ar reālu pierādījumu. Tā apliecina cilvēces spēju ne tikai izprast Visuma likumus, bet arī tos praktiski izmērīt ar neticamu precizitāti.
