Pärast sisselülitamist 2015. aasta septembris tuvastas LIGO kahekordne observatoorium - Laser Interferomeetri gravitatsioonilaine observatooriumid Washingtonis Hanfordis ja Louisiana Livingstonis - samaaegselt kahe tööalase musta auku ühendamise, ehkki nende tundlikkus oli 30% võimalik. Kahe musta augu 36 ja 29 päikesemassi, mis avastati 14. septembril 2015, ja muude mustade aukude 14. ja 8. päikesemassi ühinemine, mis avastati 26. detsembril 2015, andis esimese kindla ja otsese kinnituse gravitatsioonilainete olemasolust. Selle tegemiseks kulus sajand. Lõpuks suutis tehnoloogia teooriat testida ja kinnitada.
Kuid nende lainete avastamine on alles algus: astronoomias on käes uus ajastu. 101 aastat tagasi esitas Einstein uue gravitatsiooniteooria: üldrelatiivsusteooria. Koos sellega saabus ka teostus: kauged massid ei meelita sarnaseid kohe kogu universumis, see aine ja energia olemasolu deformeerib ruumi-aja kangast. See täiesti uus raskusjõu pilt tõi endaga kaasa terve hulga ootamatuid tagajärgi, sealhulgas gravitatsiooniläätsed, laienev universum, gravitatsiooniline aja laienemine ja - nagu me nüüd kindlalt teame - uut tüüpi kiirguse olemasolu: gravitatsioonilised lained. Kui massid liiguvad või kiirenevad üksteise kaudu ruumi kaudu, tekitab ruumi enda reaktsioon virvenemisi. See pulsatsioon liigub läbi ruumi valguse kiirusel ja selle tagajärjel kukub meie detektoritesse,teavitab meid kaugetest sündmustest gravitatsioonilainete kaudu.
Kõige lihtsam on tuvastada objekte, mis kiirgavad tugevaid signaale, nimelt:
- suured massid, - asuvad üksteise vahel väikesel kaugusel, - kiiresti pöörlev, Reklaamvideo:
- oluliselt muutuvate orbiitidega.
Parimad kandidaadid on ilmselgelt põrkuvad, varisevad kokku sellised objektid nagu mustad augud ja neutrontähed. Peame meeles pidama ka nende objektide tuvastamise sagedust, mis on umbes võrdne detektori teepikkusega (käe pikkus ja peegelduste arv) jagatud valguse kiirusega.
LIGO oma 4-kilomeetriste harude ja tuhandete valgusepeegeldustega näeb objekte millisekundi vahemikus. See hõlmab nii mustade aukude ja neutrontähtede liitmist viimases ühinemise etapis kui ka eksootilisi sündmusi, nagu mustad augud või neutronitähed, mis tarbivad suurt aineosa ja tuura, muutudes sfäärilisemaks. Ka väga asümmeetriline supernoova võib tekitada gravitatsioonilaine; tuuma kokkuvarisemine ei taba tõenäoliselt gravitatsioonilisi lainedetektorit, läheduses asuvate valgete kääbustähtede liitmine võiks hästi toimuda.
Oleme juba näinud mustade aukude liitmist mustade aukudega ja kui LIGO paraneb, on mõistlik eeldada, et lähiaastatel on meil esimene põlvkond tähemasside (mõnest sajani päikesemassi) mustade aukude hinnangulisi põlvkondi. LIGO peab leidma ka neutrontähtede ja neutrontähtede ühinemised; kui observatooriumid saavutavad kavandatud tundlikkuse, saavad nad jälgida kolme kuni nelja sündmust kuus, kui meie hinnangud nende ühinemise sagedusele ja LIGO tundlikkusele on õiged.
Asümmeetrilisi supernoovasid ja eksootiliste neutroniaukude mullitamist on äärmiselt huvitav tuvastada (võimaluse korral, kuna arvatakse, et need on haruldased sündmused). Kuid suurimaid läbimurdeid on oodata rohkemate detektoritega. Kui VIRGO-detektor Itaalias tööle hakkab, on triangulatsiooni tõttu võimalik tegelik positsioneerimine: saame täpselt kindlaks teha, kus need sündmused kosmoses sünnivad, ja seejärel teostada optilisi mõõtmisi. VIRGO-le järgnevad gravitatsioonilaine interferomeetrid Jaapanis ja Indias. Mõne aasta pärast jõuab meie nägemus gravitatsioonilaine taevast uuele tasemele.
Kuid meie suurimad õnnestumised saavad alguse siis, kui viime oma gravitatsioonilise laine ambitsioonid kosmosesse. Kosmoses ei piirdu ainult seismilise müra, veoautode krahhide ega plaaditektoonikaga; ainult vaikne kosmosevaakum taustal. Teid ei piira Maa kumerus, observatooriumi harude võimalik pikkus; observatooriumi on võimalik maapinnast kaugemale viia või isegi Päikese ümber orbiidile. Objekte ei saanud mõõta mitte millisekundites, vaid sekundites, päevades, nädalates või kauem. Gravitatsioonilisi laineid saime tuvastada ülimassiivsetest mustadest aukudest, sealhulgas ka suurimatest teadaolevatest objektidest universumis.
Lõpuks, kui ehitame piisavalt suure ja piisavalt tundliku kosmosevaatluskeskuse, näeksime Suurest Paugust enda järele jäänud gravitatsioonilaineid. Me saaksime otseselt tuvastada kosmilise inflatsiooni gravitatsioonilisi häireid ja mitte ainult kinnitada oma kosmilist päritolu, vaid ka tõestada, et gravitatsioon ise on looduse kvantjõud. Lõppude lõpuks ei saanud need inflatsioonilised gravitatsioonilained ilmneda, kui gravitatsioon ise ei olnud kvantväli.
Praegu käivad arutelud selle üle, milline NASA missioon on 2030. aastatel prioriteet. Ehkki pakutakse palju häid missioone, väärib märkimist kosmosepõhise gravitatsioonilaine observatooriumi ehitamine päikese ümber orbiidile. Meil on tehnoloogia, oleme tõestanud selle toimivust, oleme kinnitanud lainete olemasolu. Gravitatsioonilaine astronoomia tulevikku piirab ainult see, mida universum ise meile pakkuda suudab ja kui palju me sellele kulutame. Uue ajastu õitseaeg on juba alanud. Jääb küsimus, kui eredalt see uus astronoomiaväli särab.
ILYA KHEL
