Mokslo pasaulį ketvirtadienį įaudrino žinia, kad tyrėjams pagaliau pavyko užfiksuoti gravitacijos bangas – erdvėlaikio raibulius, kuriuos fizikos grandas Albertas Einsteinas (Albertas Einšteinas) nuspėjo egzistuojant dar prieš šimtmetį.

Astrofizikai sveikino šį pranešimą kaip istorinį pasiekimą, atveriantį iš esmės naujų galimybių stebėti Visatą ir joje vykstančius didžiulio masto susidūrimus. Kai kurie sakė, kad tai prilygsta garsinių filmų atsiradimui po nebyliojo kino epochos, nes tos bangos panašios į garso įrašus, suteikiančius informacijos apie kosmoso procesus.

„Iki šio momento buvome nukreipę akis į dangų, bet negirdėjome muzikos“, – sakė Kolumbijos universiteto astrofizikas Szabolcsas Marka (Sabolčas Marka), naujojo atradimo mokslinės komandos narys. – Dangus niekada nebebus toks kaip anksčiau.“

Tarptautinė astrofizikų komanda, naudojanti 1,1 mlrd. JAV dolerių kainavusius du vienodus nepaprastai jautrius prietaisus, žinomus kaip Lazerinės interferometrijos gravitacijos bangų observatorija (LIGO), aptiko gravitacijos bangas, kurias sukėlė dviejų masyvių juodųjų skylių susidūrimas, įvykęs už 1,3 mlrd. šviesmečių nuo Žemės.

„Einsteinas švytėtų džiaugsmu“, – sakė JAV Nacionalinio mokslo fondo direktorė France Cordova (Frans Kordova).

LIGO užfiksuoti erdvėlaikio svyravimai perteikiami kaip garso signalas, kurį per ausines gali išgirsti mokslininkai šio eksperimento valdymo patalpoje. Šiuo atveju įrodymu tapo vienintelis silpnas čirškėjimas – arba veikiau bumbtelėjimas – kuris buvo užfiksuotas 2015 metų rugsėjo 14 dieną.

„Tas čirškėjimas buvo būtent tai, ko ieškojome“, – sakė Luizianos valstijos universiteto fizikė Gabriela Gonzalez (Gabriela Gonsales), LIGO komandos atstovė mokslo reikalams.

Mokslininkai sakė turintys vilties per dešimtmetį sukaupti Visatos „didžiausių hitų“ rinkinį.

Kai kurie fizikai tvirtino, kad šis atradimas toks pats svarbus, kaip ir 2012 metais paskelbta žinia, kad buvo patvirtintas Higso bozonų – gravitacinę sąveiką lemiančių dalelių, pramintų „dieviškosiomis dalelėmis“ – atradimas. Kiti teigė, kad naujasis atradimas dar reikšmingesnis.

Pensilvanijos universiteto teorinės fizikos specialistas Abhay Ashtekaras (Abhajus Aštekaras), kuris nėra LIGO komandos narys, tvirtino, kad šis atradimas ne mažiau reikšmingas negu Renesanso epochos mokslininko Galileo Galilei (Galilėjo Galilėjaus) pirmieji dangaus kūnų stebėjimai teleskopu, prieš keturis šimtmečius atvėrę kelią šiuolaikinės astronomijos amžiui.

Pasaulinė astrofizikos žvaigždė Stephenas Hawkingas (Stivenas Hokingas) pasveikino LIGO komandą, sakydamas Britanijos nacionaliniam transliuotojui BBC: „Gravitacijos bangos suteikia visiškai naują galimybę žvelgti į Visatą. Galimybė jas aptikti turi potencialo sukelti revoliuciją astronomijoje.“

A.Einsteinas gravitacijos bangų egzistavimą teoriškai numatė 1916 metais savo bendrojoje reliatyvumo teorijoje. Tos bangos yra nepaprastai silpni raibuliai, sklindantys erdvėlaikiu, kurį sudaro trimatė erdvė ir laikas.

Kai susiduria masyvūs objektai, tokie kaip juodosios skylės arba neutroninės žvaigždės, nuo jų Visatoje pasklinda gravitacijos bangos, kurias galima įsivaizduoti kaip elastingo tinklo akučių išsitempimą ir susitraukimą.

Mokslininkai netiesioginių tų bangų egzistavimo įrodymų aptiko 8-ame dešimtmetyje, tyrinėdami dviejų susiduriančių žvaigždžių orbitas, o už tuos tyrimus buvo skirta 1993 metų Nobelio fizikos premija. Tačiau tyrėjai dabar gali sakyti gravitacijos bangą užfiksavę tiesiogiai.

„Viena yra žinoti, kad egzistuoja garso bangos, o visai kas kita – iš tikrųjų išgirsti Beethoveno (Bethoveno) 5-ąją simfoniją, – aiškino Johnso Hopkinso (Džonso Hopkinso) universiteto fizikas Marcas Kamionkowski (Markas Kamionkovskis). – Šiuo atveju iš tikrųjų girdime, kaip susilieja juodosios skylės.“

Tas kosminis įvykis pasiuntė bangas, dėl kurių visa Žemės planeta išsitempė ir susitraukė, „virpėdama kaip želė“, tačiau tie svyravimai buvo mažyčiai, beveik neužfiksuojami, sakė LIGO vykdomasis direktorius Davidas Reitze (Davidas Reicė).

Du LIGO detektoriai, esantys Luizianoje, užfiksavo tą bangą prieš 5 val. vietos laiku, o iškart po to iš laboratorijos ir į ją pasipylė elektroniniai laiškai. „Pasakiau „Nieko sau“, – prisiminė D.Reitze.

Tačiau tą informaciją dar reikėjo ištirti ir patikrinti, netgi naudojant įprastus teleskopus, kol mokslininkai galėjo patikimai pareikšti užfiksavę gravitacijos bangą.

Kai buvo pagautas tas signalas, LIGO projektas dar net nebuvo visiškai įsibėgėjęs – laboratorija veikė bandomuoju režimu, sakė D.Reitze, pridūręs, kad tyrėjai tikisi tokių bangų užfiksuoti daugiau, galbūt netgi po kelias per mėnesį.

Aptikti gravitacijos bangas taip sudėtinga, kad A.Einsteinas, aprašydamas jas savo teorijoje, svarstė, jog mokslininkams galbūt niekada nepavyks jų išgirsti. Iš tiesų pats A.Einsteinas, laikomas šviesiausiu XX a. teorinės fizikos protu, 4-ame dešimtmetyje netgi išsakė abejonių, ar jo prielaida dėl tų bangų egzistavimo yra teisinga.

Vykdant 8-o dešimtmečio pradžioje inicijuotą projektą, du LIGO detektoriai buvo įrengti Hanfordo komplekse Vašingtono valstijoje ir netoli Livingstono miesto Luizianoje. Jie buvo įjungti 2001-aisiais, bet kelerius metus nesulaukę jokių rezultatų mokslininkai suvokė, kad reikės sukurti daug jautresnę sistemą, kuri buvo įjungta pernai rugsėjį.

Labai svarbu, kad detektoriai būtų kiek įmanoma jautresni, nes gravitacijos bangų sukeliami erdvėlaikio iškraipymai – nepaprastai maži. LIDO gali aptikti erdvėlaikio bangas, kurios visą Paukščių Tako galaktiką suspaudžia ir ištempia tik „per nykščio plotį“, sakė tyrimo komandos narys Chadas Hanna (Čadas Hana), dirbantis Pensilvanijos universitete.

Kiekvieną LIGO sistemą sudaro du vienas kitam statmeni, L raidės pavidalu išdėstyti 4 km ilgio kanalai, kuriuose palaikomas itin didelis vakuumas. Tais kanalais leidžiamas į du šviesos srautus padalytas lazerio spindulys, kuris atsispindi nuo veidrodžių tunelių galuose ir vėl sugrįžta į jų susikirtimą. Gravitacijos bangos deformuoja kanalus ir sukuria mažyčius, mažesnius negu subatominė dalelė, neatitikimus tarp abiejų spindulių šviesos bangų. Būtent tą neatitikimą aptinka LIGO detektoriai.

Didžiulė mokslininkų komanda turėjo laikyti šį atradimą paslaptyje iki pat jo paskelbimo momento. Šios studijos, paskelbtos žurnale „Physical Review Letters“, autorių kolektyvą sudaro 1 004 tyrėjai.

Kalifornijos technikos universiteto fizikas Kipas Thorne'as (Kipas Tornas), vienas iš LIGO įkūrėjų, dalyvavęs gravitacijos bangų tyrimų projektuose ilgiau negu pusę šimtmečio, sakė, kad jis šį atradimą slėpė netgi nuo savo žmonos ir papasakojo apie jį tik prieš kelias dienas. Mokslininkas sakė, kad žinia apie užfiksuotą bangą buvo „tiesiog džiaugsmo atodūsis“.