A 2015. szeptember 14-én, a Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) mindkét amerikai detektora által észlelt gravitációs hullámok a fizikusok következtetése szerint két fekete lyuk összeolvadásának utolsó tizedmásodperceiben keletkeztek. Ilyen, elméletileg lehetséges ütközést mostanáig még sohasem figyeltek meg. A felfedezést bemutató szakcikket a Physical Review Letters folyóirat publikálta, a cikkben a Szegedi Tudományegyetem neve is szerepel. A LIGO tudományos kollaborációban 15 ország 80 intézményének közel 1000 kutatója vesz részt, köztük a Szegedi Tudományegyetem Természettudományi és Informatikai Kar Fizikai Intézetének munkatársai is.

Bizonyított, hogy gravitációs hullámok léteznek

- Mi fizikusok úgy képzeljük el, hogy a világegyetemet négy kölcsönhatás uralja, ezek közül a leggyengébb a gravitáció. Az elektromágneses hullámokról régóta tudjuk, hogy léteznek, behálózzák mindennapjainkat. Hiszen ma már vannak olyan mosógépek, hűtőszekrények, amelyeket wifivel tudunk elérni és programozni. Ezzel szemben a gravitációs hullámok létezésére eddig csak elméleti érvek és indirekt bizonyítékok álltak rendelkezésre. Most először történt, hogy közvetlenül is megfigyelték a gravitációs hullámokat, igazolva létezésüket – fogalmazott az észlelés kapcsán Gergely Árpád László, az SZTE TTIK Fizikai Intézetének egyetemi tanára, a szegedi LIGO csoport vezetője, aki korábban a livingstoni LIGO interferométerben is teljesített szolgálatot 10 napig. Hozzátette: a gravitációs hullám a távolságot változtatja, a változás mértéke a 21. tizedesnél keresendő, ami nagyon kicsi szám, hiszen a proton mérete is a 15. tizedesnél van. Ezt az icipici távolságot mérték a műszerek, mondhatni a mérést kivitelezni mérnöki bravúr volt.

Gergely Árpád László hangsúlyozta: az összeolvadásban egy 29 és egy 36 naptömegű feketelyuk vett részt, a folyamat során 3 naptömegnyi anyag eltűnt, ami óriási energiát jelent. Szerencsére mindez nagyon messze történt a Földtől és az energia több irányba terjedt szét, mi csak egy kis részét tudtuk elcsípni. Ha az összeolvadás közel történik a Földhöz, azt hatalmas lökéshullámként érzékeltük volna.

A gravitációs hullámok hasznosítása

- Jelenleg nem tudjuk elképzelni, hogy a jövőben hasznosíthatnánk-e a gravitációs hullámokat, hiszen egyelőre csak megfigyelni tudjuk, létrehozni nem ezeket a hullámokat. Bár egy fiú és egy lány kör-körös tánca is létrehoz gravitációs hullámot, de ez annyira elenyésző, hogy nem tudjuk detektálni és felhasználni. Reményeink szerint a közeljövőben a gravitációs hullámokat már használhatjuk arra, hogy az univerzumról sokkal többet megtudjunk. Jelenleg távcsővel, műholddal vagy rádióantennákkal figyeljük az égboltot. Egész biztos, hogy ha gravitációs hullámokkal kezdjük el kémlelni, új jelenségeket is fogunk látni. Éppen azért, mert gyenge a gravitációs hullám, átjön mindenen és belátunk olyan helyekre, ahová eddig nem. Jobban megértjük majd az univerzumot – magyarázta a kutató.

Hozzátette: a világegyetem gyorsulva tágul, ezt a tágulást a sötét energia okozza. Azért nevezik így, mert nem látjuk, semmilyen nyoma nincs, nem tudjuk milyen, de úgy gondoljuk, hogy a világegyetem 71-72%-át ez tölti ki. A gravitációs hullámok mérése távolságbecslést tesz lehetővé, ami a sötét energia vizsgálatának új, független módja lesz.

Ifjú kutató is részt vesz a világméretű munkában

A szegedi egyetemen a gravitációs hullámok kutatását Gergely Árpád László egyetemi tanár honosította meg 2000-ben, a téma a szegedi fizikus és csillagászképzéshez is szorosan kapcsolódik. Tanítványaival a gravitációs hullámok generálására kidolgoztak egy új hullámformát, amit a gravitációshullám-kereséshez használt nemzetközi szoftverbe implementálnak. A szegedi Fizikai Intézetének munkatársai jövő évtől becsatlakoznak a LIGO detektorok által mért adatok feldolgozásba is.

A tudományos együttműködésben részt vesz Tápai Márton az SZTE predoktori ösztöndíjas kutatója is, aki PhD dolgozatát írja ebben a témában. - A nem egyenlő tömegű fekete lyukak összeolvadásakor keletkező gravitációs hullámokat tanulmányozom. Forgó kettősök dinamikájával, hullámformájával, ezek programozásával és modellezésével foglalkozom. A fekete lyuk kettősök keringési pályáinak billegésével kapcsolatos effektusokat is tesztelek, próbálom ezeket analitikusan vizsgálni – mondta a fiatal kutató.

A hivatalos sajtóközlemény itt elérhető.

SZTEinfo- Gajzer Erzsébet

Fotó: Bobkó Anna