Děkan Zdeněk Stuchlík: „Objev existence gravitačních vln je přelomový.“

Autor: Stanislav Hledík, Ústav fyziky FPF SU v Opavě

OPAVA - Je to jeden z největších vědeckých objevů za poslední půlstoletí. Pomocí speciálního zařízení - Laserového interferometru gravitačních vln LIGO -  se před několika dny objevila v médiích zásadní informace o tom, že se vědcům podařilo poprvé pozorovat gravitační vlny. Průchod gravitační vlny byl registrován 14. září 2015 ve 4:51 hodin. Celých následujících 5 měsíců se toto pozorování ověřovalo, než se velký tým autorů rozhodl výsledky své práce zveřejnit.

Podle slov děkana Filozoficko-přírodovědecké fakulty Slezské univerzity v Opavě a renomovaného astrofyzika Prof. RNDr. Zdeňka Stuchlíka, CSc. se jedná o přelomový objev.
„Sto let po formulaci Obecné teorie relativity a Einsteinovy předpovědi existence gravitačních vln se velkolepým způsobem uzavírá dlouhá cesta experimentálního přímého ověřování Obecné teorie relativity detekcí gravitačních vln na zařízeních v Louisianě a státě Washington v USA. Tento objev je vskutku přelomový, protože definitivně potvrzuje v základních rysech správnost Einsteinovy teorie, na druhou stranu otevírá zásadně nové okno do vesmíru, jímž můžeme v principu pohlédnout až k samotnému počátku vesmíru a hledat tam indicie, jež nás povedou k teorii překonávající velkolepou Einsteinovu konstrukci,“ komentoval objev Zdeněk Stuchlík.

V časopise Physical Review Letters (přesný odkaz je pod obrázky) a na tiskové konferenci pořádané National Science Foundation byla oficiálně oznámena detekce gravitačních vln předpovězených Einsteinovou teorií gravitace. Sto let po predikci plynoucí z Einsteinových rovnic gravitačního pole vědci detekovali "vlnky" prostoročasu, nepatrné stlačování a roztahování samotného prostoročasu, které se ve formě vlnění šíří rychlostí světla. Gravitační signál dorazil k Zemi od kataklyzmické srážky (splynutí, merger) dvou okolo sebe obíhajících černých děr, z nichž vznikla jedna hmotnější černá díra. Tento jev byl již dříve teoreticky popsán a propočten, ale dosud nebyl pozorován. Časový průběh nepředstavitelně slabých prostoročasových "vlnek" vzniklých splynutím černých děr má charakteristický průběh zvaný "chirp" (česky by se dalo přeložit jako "zacvrlikání", viz obrázky níže). Signál byl zachycen 14. září 2015 oběma zařízeními LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) lokalizovaných v Livingstonu v Louisianě a Hanfordu ve státě Washington, USA. Téměř simultánní detekce (oddělená časovým intervalem 3 milisekund odpovídajícím projekci jejich vzájemné vzdálenosti do směru šíření gravitačních vln dělené rychlostí dvětla) je důležitá pro vyloučení, že signál je lokálního či jiného neastrofyzikálního původu.

Jde o vědeckou událost prvořadého významu a Nobelova cena za fyziku ji patrně nemine. Einsteinova teorie gravitace úspěšně prošla opět dalším experimentálním testem. Proč je přímá detekce gravitačních vln důležitá? (1) Jedná se o poslední predikci Einsteinovy teorie gravitace, která dosud odolávala experimentální verifikaci, (2) Einstein sám se domníval, že gravitační vlny nikdy nebudou v důsledku jejich slabosti detekovatelné. V tom se od nynějška mýlí (ale jistě by tento omyl přijal s radostí). (3) Otevírá zcela nové informační okno pro výzkum černých děr a vesmíru, kromě již známých elektromagnetických a částicových oken. Budeme díky nim schopni dohlédnout do vesmíru mnohem hlouběji do minulosti. (4) Vrhají světlo na způsob, jakým gravitace funguje. (5) Podnítí hledání Teorie všeho, která sjednotí všechny síly ve vesmíru. Einstein by dnes byl jistě velmi šťastný.

Einsteinův podzim 2015 se Slezskou univerzitou v Opavě

Rádi bychom ještě dodali, že jako vedlejší produkt se (6) finance vložené do "cutting edge" technologií používaných na detektorech LIGO (a dalších podobných ve světě) zúročí díky aplikacím, stejně jako se nakonec stalo i u všech ostatních špičkových vědeckých a technických, v krátkodobém horizontu na první pohled "ztrátových" projektů. Technologie běžně a levně dostupné např. v dnešních smartphonech, počítačích, lékařských pokročilých diagnostických přístrojích jako PET, MRI či pro terapii dříve neléčitelných nemocí (s omluvou spoustě dalších nevyjmenovaných aplikací) mají počátek právě v podobných vědeckých projektech základního výzkumu.

Zde je několik dalších odkazů: Gravitational Waves Detected 100 Years After Einstein’s Prediction (Caltech), Einstein's gravitational waves 'seen' from black holes (BBC News), Gravitational waves detected 100 years after Einstein's prediction (NSF Press Release 16-015), Gravitational Waves Observed (Georgia Tech video),  Georgia Tech Black Hole Simulation of GW150914 (video), The Announcement: LIGO detects gravitational waves - Press Conference (videozáznam), Oficiální Twitter LIGO.
 
Obrázky byly převzaty z článku B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration), Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger, Phys. Rev. Lett. 116, 061102, DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.061102 (Published 11 February 2016) v souladu s Creative Commons Attribution 3.0 License.

Přidáváme několik "didaktických" odkazů o gravitačních vlnách na stránkách American Association of Physics Teachers, a rozhovor s prof. RNDr. Vladimírem Karasem, DrSc., ředitelem Astronomického ústavu AV ČR, na DVTV. Ten si pustíte kliknutím na obrázek nahoře.