Hihetetlen felfedezés! Igazolták Einstein utolsó jóslatát

Publikálás dátuma
2016.02.11 18:10
Illusztráció: Nasa/Getty Images
Fotó: /
Évtizedekig tartó kutatás után tudósok egy nemzetközi csoportja végre közvetlen bizonyítékot talált az Albert Einstein által száz éve megjósolt gravitációs hullámok létezésére, vagyis a téridő görbületének hullámszerűen terjedő megváltozására.

Az óriási jelentőségű felfedezésről az amerikai National Science Foundation, a Kaliforniai Műszaki Egyetem (Caltech), a Massachusettsi Műszaki Egyetem (MIT) és a LIGO (lézer interferométeres gravitációshullám-vizsgáló obszervatórium) Tudományos Együttműködés tagjai számoltak be csütörtökön Washingtonban. 

Az MTA közleményében azt írta: 

Összeütközött két fekete lyuk egy messzi galaxisban. Az esemény során korábban soha nem látott mennyiségű energia szabadult fel. A háromezer szupernóva-robbanásnak megfelelő energiát az Einstein által száz éve megjósolt gravitációs hullámok vitték el, amelyeket most először sikerült közvetlenül érzékelni, és amelyek pontosan kirajzolták az ütközés drámai körülményeit.

Felfedezték a gravitációs hullámokat. Az egyszerű mondat mögött egy százéves elmélet, több évtizedes műszerfejlesztés és több mint egymilliárd dolláros befektetés áll. A világegyetem jobb megértését segítő, alapvető eredmény született a tudományban, az alapkutatás látványos sikeréről van szó.

A gravitációs hullámok megfigyelése új ablakot nyit a világegyetemre: korábban soha nem látott eseményeket figyelhetünk meg. Ezt már a mostani adatok is fényesen bizonyítják.

A gravitációs hullámokat 2015. szeptember 14-én, magyar idő szerint délelőtt 10 óra 51 perckor (9:51 UTC) észlelte a Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) mindkét detektora, amelyek az amerikai egyesült államokbeli Livingstonban (Louisana állam) és Hanfordban (Washington állam) találhatók. A LIGO obszervatóriumokat a National Science Foundation (NSF) finanszírozza, a tervezésüket, megépítésüket, és működtetésüket a Caltech és MIT egyetemek végezték. A felfedezést bemutató szakcikket a Physical Review Letters folyóirat fogadta el közlésre.

Háromezer szupernóva energiája

A detektorok által érzékelt gravitációs hullámok forrása két fekete lyuk összeütközése és összeolvadása volt egy a Földtől 1,2 milliárd fényévnyire lévő galaxisban. Az eredeti fekete lyukak tömege 29, illetve 36 naptömeg volt, az összeolvadásukkal keletkezett objektumé azonban csak 62 naptömeg.

Ez azt jelenti, hogy 3 naptömegnyi anyag alakult energiává, méghozzá a másodperc törtrésze alatt. Az eseményben felszabadult energia háromezer tipikus szupernóva-robbanás energiájával egyenlő, vagy egy másik hasonlattal: 4500-szor több, mint amit a Nap egész élete során (kb. 10 milliárd év alatt) kisugároz. Ezzel ez a legnagyobb energiájú észlelt esemény a csillagászat történetében.

Fekete lyukak őrült tánca

Az esemény alaposan „megrázta” a téridőt, és a gigantikus mennyiségű energiát gravitációs hullámok szállították el (a forrásnak nincs elektromágneses sugárzást kibocsátó párja). Az észlelt hullámok jellemzőiből az is kiolvasható, hogy a két fekete lyuk összeolvadása drámaian gyors folyamat volt. Miután évmilliókig kerülgették egymást, az utolsó nyolc keringést mindössze 0,2 másodperc alatt tették meg, a legutolsó keringésre pedig már csak 1/150 másodperc kellett. Az összeolvadás pillanata előtt, az eseményhorizontok találkozásánál a két objektum távolsága 210 kilométer volt.

Magyar részvétel

Az eredményekhez magyar kutatók is hozzájárultak, mint ahogyan ez sok más tudományterületen is gyakori. Több magyar kutatócsoport is része a LIGO Tudományos Együttműködésnek, amely a felfedezést tette. A hazai munka oroszlánrészét a Frei Zsolt által irányított, 2007-ben létrejött Eötvös Gravity Research Group kutatócsoport végezte, amelyben akadémiai és egyetemi kutatók is dolgoznak, és amelynek működését az MTA, az NKFIH, az ELTE, a Szegedi Tudományegyetem és az MTA Atomki is támogatta. A csoport működéséről itt olvashat részletesen.

Ugyancsak meg kell említeni az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpontot, amelynek munkatársai nem közvetlenül a LIGO, hanem a közös LIGO-VIRGO adatfeldolgozásban vettek részt.

Új ablak nyílt az univerzumra

Frei Zsolt, az Eötvös Gravity Research Group vezetője az mta.hu-nak elmondta: a mostani bejelentésben legalább három világraszóló felfedezés rejlik. Először is végre direkt módon érzékeltük a gravitációs hullámokat. Másodszor: először van közvetlen megfigyelésünk arról, hogy feketelyuk-párok valóban léteznek, és belátható időn belül össze is olvadnak. Végül a természetben ilyen nagy energiájú folyamatot korábban még soha nem észleltünk.

„Asztrofizikusként bizakodva nézek a jövőbe, amikor rendszeresen tudunk majd ilyen gravitációs hullámokat észlelni és az új eszközzel asztrofizikai megfigyeléseket végezni. Új ablakot nyitottunk az univerzumra, hiszen eddig csak az elektromágneses kölcsönhatás alapján figyelhettük meg az eget – ugyanis a fény, de a rádióhullámok vagy a röntgensugárzás is ennek különböző megnyilvánulási formái. Mostantól olyan jelenségeket is észlelünk majd, amelyeket elektromágneses alapon nem lehetett megfigyelni, mint amilyen a fekete lyukak összeolvadása” – mondta el a szakember.

Frei Zsolt hangsúlyozta: nagy öröm számára, hogy magyar kutatók is hozzájárultak a LIGO működéséhez. „Kiemelném Raffai Péter kollégámat az ELTE-ről, aki az adatfeldolgozási munkát irányítja csoportunkban, vagy Gergely Lászlót, aki a Szegedi Tudományegyetemen a mi csoportunktól különválva nemrégen önálló csoportot alakított, és az összeolvadó fekete lyukak által keltett jelformákat tanulmányozza. Az MTA Atomki kutatói segítettek a detektor fejlesztésében, és jelentős az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont Vasúth Mátyás által vezetett kutatócsoportjának hozzájárulása is az európai VIRGO detektor működtetéséhez” – mondta.

Szerző
2016.02.11 18:10

Széttépett egy csillagot egy óriási fekete lyuk

Publikálás dátuma
2018.06.30 12:10
Árapályerők általi szétszaggatás, azaz TDE-jelenség illusztrációja Forrás: AFP
Fotó: /
Rádió- és infravörös-detektorok segítségével először sikerült közvetlenül megfigyelni egy sok millió naptömegű fekete lyuk által széttépett csillag nagy sebességgel mozgó maradványát.

A galaxisok magjában lévő, hatalmas (több millió, vagy esetenként akár több milliárd naptömegű) fekete lyukak közvetlen környezetében a gázból és porból álló anyagokon kívül csillagok is keringenek. A szakemberek régóta feltételezik, hogy ezek közül néhány annyira közel kerülhet a kozmikus “szörnyetegekhez”, hogy azok rendkívül erős gravitációs teréből többé nem tudnak szabadulni, és egy idő után az – egyre szorosabb közelítés miatt folyamatosan növekvő – árapályerők szó szerint szétszaggatják a tragikus sorsú égitesteket - olvasható a csillagaszat.hu-n.

Az angol szakkifejezéssel TDE-knek (Tidal Disruption Event, azaz árapályerők általi szétszaggatás) nevezett események létére eddig csak közvetett bizonyítékok léteztek, ráadásul általában ezek sem bizonyultak mindig perdöntőnek. Egy távoli galaxisban bekövetkező TDE a látható vagy ultraibolya tartományban készített képeken ugyanolyan, a “semmiből” előbukkanó fénypontnak tűnik, mint egy szupernóva-robbanás; a különbséget a fényesség-változás időbeli menete és a színképek jellege jelentheti. Ugyanakkor az sem számít közvetlen bizonyítéknak, ha egy fénygörbe vagy egy spektrum nem hasonlít egyetlen ismert csillagrobbanás-típuséhoz sem, de a TDE-k elméleti modelljeivel jól leírhatók – ezek a modellek ugyanis több bizonytalan tényezőt is tartalmaznak, ráadásul más, eddig ismeretlen folyamatok is állhatnak ezen megfigyelt jelenségek hátterében.

Egy, a Science folyóiratban közölt friss tanulmány eredményei szerint viszont úgy tűnik, közvetlen bizonyítékot is sikerült találni egy fekete lyuk által történt csillaganyag-szétszaggatásra. A csaknem egy évtizedig tartó megfigyelésekkel sikerült eljutni a közvetlen bizonyítékig: a rádiómérések idővel egy elnyúlt alakot kezdtek mutatni, ami a fekete lyuk körül pályára állt csillaganyagból származó, igen nagy sebességgel mozgó, töltött részecskék nyalábjának tipikus nyomjelzője.

Az eddigi, nagy léptékű felmérések alapján meglehetősen kevés TDE jelenlétére lehetett következtetni. Mivel azonban ezek a felmérések jellemzően a látható tartományban zajlanak, valószínűsíthető, hogy számos TDE észrevétlen maradhat. Komolyabb előrelépést a következő évtizedekre tervezett infravörös-égboltfelmérésektől lehet várni.

2018.06.30 12:10
Frissítve: 2018.06.30 19:25