Gravitacijske valove zaznali že drugič

Po dolgem iskanju in lažnih alarmih so jih sedaj zaznali že drugič! Observatorij LIGO v Louisiani je že drugič zaznal gravitacijske valove v prostor-času, ki so posledica izjemno masivnih dogodkov v vesolju. Dobro ujemanje med izmerjenimi rezultati in napovedmi teorije kaže, da je Einstein pravilno napovedal obstoj in obnašanje gravitacijskih valov, kar smo prvikrat ugotavljali že februarja.

Lov na gravitacijske valove je do februarskega odkritja trajal dolgo, ker jih je izjemno težko zaznati. Gravitacija je daleč najšibkejša izmed štirih osnovnih sil, zato so tudi gravitacijski valovi opazni le pri hitrih premikih ogromnih, vesoljskih mas, pa še tedaj so skoraj neznatni. Na živahnem modrem planetu, kjer se ves čas nekaj trese in vibrira, je detekcija minimalnih sprememb zaradi oddaljenih gravitacijskih valov velik podvig, ki pa je raziskovalcem že dvakrat uspel.

Prvi resnejši lažni alarm je sicer star že dobri dve leti, ko so z meritvami polarizacije sevanja ozadja dobili posredne dokaze, da so v zgodnji zgodovini ob inflatornem napihovanju mladega vesolja nastali gravitacijski valovi. Žal se je kmalu izkazalo, da je meritev obremenjena s previsoko napako in šumom, da bi lahko na njeni podlagi govorili o gravitacijskih valovih.

Drugi poizkus, ki ga izvaja LIGO v Louisiani in Washingtonu, pa je uspel. Zelo poenostavljeno povedano, imajo na obeh lokacijah v obliki črke L izkopana po dva evakuirana tunela z zrcali na konceh. Tunela sta dolga približno štiri kilometre, po njiju pa potuje laserska svetloba. Valovna dolžina in razdalje so umerjeni tako, da se ob povratku svetlobna snopa iz obeh tunelov ravno izničita (destruktivna interferenca). Če pa se tunela neenako podaljšata, snopa na detektor ne prispeta več v fazi in vidimo signal. Z analizo dogodkov v obeh 3000 kilometrov oddaljenih detektorjih lahko vidimo, ali je minimalna sprememba dolžina posledica gravitacijskih valov ali česa drugega. Skoraj vedno je posledica česa drugega.

Drugič v zgodovini so gravitacijske valove zaznali lani na božič, so zapisali v članku v Physical Review Letters. Sekundo dolg signal, ki ga je sestavljalo 55 ciklov s frekvencami od 35 od 450 Hz, je posledica trka in zlitja črnih lukenj z masama 14,2 in 7,5 Sončevih mas, iz katerih je nastala nova črna luknja z 20,8 Sončeve mase. Razlika je šla v energijo, ki jo je LIGO opazil kot gravitacijske valove. Za primerjavo: prvi signal lanskega odkritja je trajal le 0,2 sekunde - LIGO lahko zazna le valove s frekvencami 30 Hz ali več, kar pomeni, da so tedaj črne luknje že praktično zlite.

Od signala do objave traja tako dolgo, ker je treba preveriti, da gre resnično za gravitacijske valove in kakšne druge motnje. Ob zadnji detekciji sta se zrcali razmaknili za 0,7 atometrov. Preveriti je bilo treba, da so odtis, časovna razmaknjenost signalov na obeh postajah in še kaj ustrezni. In ker se je vse pravilno seštelo, je LIGO že drugič lahko oznanil, da so zaznali gravitacijske valove. Ti so zato iz učbenikov teorije prišli tudi v navadne učbenike.