2016. aasta alguses registreeris rahvusvaheline füüsikute koostöö esimest korda inimajaloos gravitatsioonilaineid. Lained tekkisid kahe musta augu ühinemisel ja tuvastati spetsiaalse detektor-interferomeetri LIGO abil, mis asub Ameerika Ühendriikides. Mis on gravitatsioonilained, miks kulus nende avastamiseks sajand ja milline on Vene teadlaste roll selles? ISU astronoomia observatooriumi juht, Irkutski planetaariumi teadusdirektor Sergei Yazev rääkis sellest "Oblastnajale".
- Sada aastat tagasi lõpetas Albert Einstein üldrelatiivsusteooria teose. Sel ajal uus teooria võimaldas eksisteerida niinimetatud gravitatsioonilainetel, mis tekivad pidevalt ja kõikjal. Lihtne näide: lehvitame käega, gravitatsioonilained lähevad käest lahku. Kuid raskusjõud on looduses kõige nõrgem jõud ja gravitatsioonilainete fikseerimiseks on vaja kahte tegurit. Esiteks peab olema mingi võimas sündmus, milles osalevad hiiglaslikud massid, näiteks tähtede ühendamine üksteisega, ühe tähe langemine teise vastu või midagi sarnast. Ja teiseks vajame uskumatult tundlikke seadmeid, mis salvestaksid selle sündmuse signaali Maal.
Idee gravitatsioonilainete registreerimisest on olnud aastakümneid. Füüsikud said suurepäraselt aru, mida on vaja teha, kuid vajalikke tehnoloogiaid lihtsalt polnud pikka aega olemas. LIGO interferomeetri detektor USA-s, mis tuvastas gravitatsioonilaine signaale, loodi 1992. aastal. Pikka aega ei suutnud füüsikud midagi parandada, kuna installatsioonil puudus tundlikkus. Fakt on see, et gravitatsioonilained on tegelikult teatud üksuse vibratsioonid, mida füüsikud nimetavad "aegruumiks". See tähendab näiteks seda, et installatsiooni kahe elemendi vaheline kaugus võib hakata kõikuma, sest ruum ise muudab oma omadusi. Selgus, et seadme nõutav tundlikkus ületab tegeliku taju piire - võnkumiste amplituud peaks olema umbes 10 tuhat korda väiksem,kui aatomituuma suurus. See on fantastiline täpsus. Eelmisel aastal moderniseeriti installatsiooni, misjärel oli võimalik salvestada Universumi sügavusest signaal ülivõimsast sündmusest - kahe musta augu ühinemisest. See juhtus miljard kolmsada miljonit aastat tagasi ja alles eelmise aasta 14. septembril jõudis selle kaja Maale. Tänu samaaegselt salvestatud gammakiirguse purskele selgus, et see pole juhuslik müra. Eksperdid kontrollisid tulemust väga kaua ja alles veebruaris riskisid nad maailmale teatada, et on tehtud suur avastus.ja alles eelmise aasta 14. septembril jõudsid selle kajad Maale. Tänu samaaegselt salvestatud gammakiirguse purskele selgus, et see pole juhuslik müra. Eksperdid on tulemust väga pikka aega kontrollinud ja alles veebruaris riskisid nad kogu maailma teavitada, et on tehtud suur avastus.ja alles eelmise aasta 14. septembril jõudsid selle kajad Maale. Tänu samaaegselt salvestatud gammakiirguse purskele selgus, et see pole juhuslik müra. Eksperdid on tulemust väga pikka aega kontrollinud ja alles veebruaris riskisid nad kogu maailma teavitada, et on tehtud suur avastus.
Sergey Arturovich, mis tähtsust on gravitatsioonilainete avastamine teaduse jaoks?
- Gravitatsioonilained läbivad kõike. See tähendab, et saame uut tüüpi teavet füüsiliste protsesside kohta. 14. septembri sündmuse käigus muutusid kolm Päikese massi, kui kaks musta auku ühinesid, gravitatsioonilainete energiaks. See on koletu energia, nii et isegi miljardi kolmesaja miljoni valgusaasta kaugusel tundsime seda sündmust. Kujutage ette: kogu universumis levinud kosmosevärin.
Oluline on märkida, et samaaegselt gravitatsioonilainete registreerimisega tehti mitmeid muid avastusi. Esiteks on saadud tõendeid mustade aukude olemasolu kohta. Astronoomid ja astrofüüsikud selles ei kahelnud, kuid mõned teoreetilised füüsikud eitasid veel hiljuti selliste objektide olemasolu. Teiseks kinnitati, et gravitatsioonilained liiguvad valguse kiirusel, mida ennustati üldrelatiivsusteoorias.
Tuleb öelda veel üks avastus. On olemas selline mõiste "musta augu sündmuste horisont". Kaks auku sulandusid üksteisega kokku, sündmushorisont omandas teatud keeruka kuju ja kõikus. Tulemuseks on kest, mille all on juba must auk, kuid väljas veel mitte. See efekt - sündmuste horisondi dünaamika - registreeriti esmakordselt vaatluste käigus, ehkki keegi sellist avastust ei oodanud.
Kas Venemaa teadlased osalesid gravitatsioonilainete registreerimise katses?
Reklaamvideo:
- Detektor-interferomeeter on Ameerika päritolu, kuid selle kogemuse andis rahvusvaheline meeskond, kuhu kuulusid Venemaa spetsialistid. Installatsioon püüdis gravitatsioonilaineid ise kinni, kuid oli vaja mõista, kust need tulid, mis sündmus neid põhjustas. Niisiis kasutas programm selleks teleskoope kogu maailmast, sealhulgas Venemaa teleskoopide võrgustikust "MASTER". Lainete allikat oli siiski võimalik välismaise tehnoloogia abil kindlaks teha.
Paljud Ameerika Ühendriikides korraldatud katse teoreetilised alused loodi Venemaal. Meie riigis oli gravitatsioonilainete otsimise üks teerajajatest kuulus füüsik, Moskva Riikliku Ülikooli töötaja Vladimir Braginsky.
Moskva astrofüüsik, projekti MASTER juht Vladimir Lipunov avaldas koos kolleegidega juba 1992. aastal artikli, milles öeldi, et gravitatsioonilainete fikseerimise esimene sündmus oleks just mustade aukude liitmine. Lisaks on teada, et Venemaa teadlased on panustanud detektor-interferomeetri disaini väljatöötamisse. Üldiselt osales projektis ühel või teisel viisil umbes tuhat inimest ja Vene füüsikud andsid oma panuse ühise eesmärgi saavutamisse.
Kas gravitatsioonilainete avastamine võib kvalifitseeruda Nobeli füüsikaauhinnale?
- Üldiselt on gravitatsioonilainete avastamine Nobeli klassi sündmus. Enamasti juhtuvad avastused ootamatult. Kuid viimastel aastatel on olnud kaks erandit, kus avastusi ennustati ja need ka juhtusid. Jutt on Higgsi bosonist, mille avastamist oli oodatud mitu aastakümmet, ja gravitatsioonilainetest, mille kinnitamine võttis sada aastat. Kõiki neid sündmusi ennustati teoreetiliselt, mõlemal juhul osutus teooria õigeks ja kinnitatud tähelepanekutega. 2013. aastal said füüsika peaauhinna François Engler ja Peter Higgs. Ma arvan, et Nobeli preemia antakse välja ka gravitatsioonilainete avastamise eest.
