2016. március: jegyzet, egyetem, portré, anyagtudomány, tudomány, fenntarthatóság, innováció, megújuló energia, zöldkörnyezet, bioinformatika, robotika, it, kiállítás/konferencia
2016. március 4.

Szerző:
Szegedi Imre

Fotó:
Kép, ábra forrása: mta.hu

Először mértek gravitációs hullámot

Száz évvel az általános relativitáselmélet megszületése után sikerült igazolni az elmélet által megjósolt gravitációs hullámok létezését. Az elmélet kidolgozója, Albert Einstein egyébként tévedett, amikor azt hitte, hogy az embereknek belátható időn belül nem lesz olyan eszközük, amivel ezt a hullámot megmérhetnék. 2015-re megszületett ez a berendezés.


Több mint egymilliárd fényévre, egy messzi galaxisban két fekete lyuk ütközött össze. A 29 és a 36 naptömegű fekete lyuk összeolvadását három naptömegnyi energia felszabadulása követte. Ez az energiamennyiség 4500-szorosa annak az energiának, amit a mi Napunk teljes élete alatt kisugároz. Ezt az energiát észlelte 2015. szeptember 14-én 10:51 perckor két amerikai detektor.

A felső sorban a két fekete lyuk összeolvadásának három fázisa látható: az egymás körüli keringés, az összeolvadás pillanata és a „lecsengés” folyamata, amikor az egyesült fekete lyuk még nem teljesen gömbszerű, és még bocsát ki gravitációs hullámokat. A második sorban a jelalak látszik, az alsó részen pedig a két fekete lyuk távolsága (csökkenő szürke vonallal, a fekete lyukak sugarának mértékében), illetve sebessége (növekvő zöld vonal, a fénysebesség mértékegységében).

A felfedezést a LIGO (Laser Inter­fero­me­ter Gravitational-wave Observatory) elnevezésű nemzetközi tudományos együtt­működés tette. A LIGO mindkét gravitációshullám-detektora – az egyik az amerikai egyesült államokbeli Living­stonban (Louisana állam), a másik Han­ford­ban (Washington állam) található – ugyanabban az időpontban ugyanazt a jelet érzékelte. Az obszervatóriumokat az amerikai National Science Foundation (NSF) finanszírozza – húsz év alatt egymilliárd dollárt költöttek erre –, működtetésük a Caltech, a California Institute of Technology és az MIT, a Massachusetts Institute of Technology feladata. A felfedezést ismertető szakcikk a Physical Review Letters folyóiratban jelent meg – az ezer szerző között tíz magyar fizikus is van. A programban tizenhat ország vesz részt, a magyarok egymillió dollárral járultak hozzá a sikerhez. A gravitációs hullámok detektálásának nehézségét jól mutatja a következő hasonlat: egy gravitációs hullám az egyméteres rúdon akkora változást okoz, mint a proton átmérőjének milliomod része. Ennek a változásnak a kimérésére kellett négy kilométer hosszú detektorokat építeni.

Frei Zsolt és kollégái a gravitációshullám-kutatásban: Nagy Dávid (ATOMKI), Bécsy Bence (ELTE), Molnár József (ATOMKI), Dálya Gergely (ELTE), Fenyvesi Edit (ATOMKI), Gondán László, Raffai Péter, Frei Zsolt, Szölgyén Ákos (ELTE)

Az Eötvös Gravity Research Group (EGRG), amely a budapesti Eötvös Loránd Tudományegyetem és a debreceni MTA Atommagkutató Intézet összefogásában működik, 2007 óta a LIGO tagja. A csoport vezetője Frei Zsolt, az ELTE tanszék­vezető professzora, az MTA–ELTE Lendület Asztrofizikai Kutatócsoport vezetője. A csoport műszerépítéssel segítette a LIGO detektorok zajszintcsökkentését – infrahang-mikrofonjukból három-három működik a két detektornál, míg a hetediket az amerikai bejelentéssel egy időben szervezett akadémiai tájékoztatón láthatták az érdeklődők. Magyarok készítették azt a galaxiskatalógust, amelyet a LIGO az észlelt jeleket kibocsátó galaxisok azonosításához használ. Az ELTE-n dolgozó Raffai Péter segítette a tervek szerint Indiában épülő harmadik LIGO detektor optimális elhelyezésének megtalálását. A Szegedi Tudományegyetemen a gravitációs hullámok kutatását Gergely Árpád László egyetemi tanár honosította meg 2000-ben a feketelyuk-kettősök dinamikájának és gravitációs sugárzásának elméleti vizsgálatával. A LIGO Tudományos Együttműködésnek 2009 óta tagja, tanítványaival jelenleg a nem egyenlő tömegű fekete lyukak összeolvadásakor keletkező gravitációs hullámokat tanulmányozzák.

A gravitációs hullámokat az olaszországi Pisa városától délre épült VIRGO detektor is figyeli. Az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont Gravitációfizikai Kutatócsoportja a VIRGO együttműködésben vesz részt. Ez a csoport 2010-ben csatlakozott az együttműködéshez, célja az egymás körül keringő, nagy tömegű kettős objektumok teljes összeolvadása során keletkező gravitációs hullámok vizsgálata. A csoport tagjai Vasúth Mátyás vezetésével számítástechnikai eljárások, algoritmusok, valamint hullámforma-jóslatok fejlesztésével segítik a megfigyeléseket.

A budapesti tájékoztatón Frei Zsolt, az ELTE professzora azt emelte ki, hogy ez a bejelentés három világraszóló felfedezést takar. Először sikerült érzékelni a gravitációs hullámokat, először bizonyosodott be, hogy valóban léteznek feketelyuk-párok, és ezek rövid időn belül össze is olvadnak. Ugyancsak újdonság, hogy a természetben ilyen nagy energiájú folyamatot korábban még soha nem észleltek. Lovász László, a Magyar Tudományos Akadémia elnöke arra hívta fel a figyelmet, hogy ezzel a fel­fedezéssel az ember új ablakot nyitott az univerzumra, hiszen mostantól olyan jelenségeket is észlelni lehet, amilyeneket korábban nem.•

 
Innotéka