Išgirsti Visatą

Norint suvokti pasaulį ir jo veikimo principus, nepakanka regėjimo. Astronomai stebi kosminius kūnus, registruodami įvairaus ilgio – radijo, gama, reNtgeno, regimojo spektro arba mikrobangas. Teleskopai ir detektoriai Žemėje ir kosmose atskleidžia mums stulbinančio grožio Visatą, tačiau akivaizdu, jog paslapčių liko kur kas daugiau. Iš ko sudaryta tamsioji medžiaga ir tamsioji energija? Arba kaip įsitikinti, jog didysis sprogimas iš tiesų buvo? Norint tą sužinoti, iki šiol naudojamų metodų ir instrumentų nebepakanka. Štai kodėl astronomus taip sujaudino žinia apie užregistruotą pirmąją gravitacinę bangą, naudojantis ypatingai jautriais detektoriais. Apie tai kalbamės su šio atradimo bendraautoriumi, profesoriumi iš Italijos Eugenio Coccia, kuris skaitė pranešimą Mokslo festivalyje „Erdvėlaivis Žemė”.

E. Coccia: šiuo metu stebime Visatą akimis, tačiau jos negirdime. Negirdime kosmoso vibracijų, jo muzikos, garso. Ir štai pagaliau sukūrėme šias ausis. Galime ne tik stebėti, bet ir suprasti Visatos muziką. Pirmieji mūsų užregistruoti signalai atsklido iš tamsiųjų, netyrinėtų regionų. Iš ekstremalių objektų – tokių kaip juodosios skylės ar neutroninės žvaigždės. Kurios iš esmės yra naUjosios fizikos laboratorijos.

Tokių gravitacinių bangų egzistavimą prieš šimtą metų numatė Albertas Einšteinas. Jas sukelia itin masyvūs objektai, suvirpinantys erdvėlaikį. Paieška užtruko ilgai, kadangi nebuvo tinkamų instrumentų. Niekas nežinojo, koks turi būti aparatūros jautrumo lygis, ieškant šių bangų. Mokslininkų darbo vaisius – įrenginys, kurį sudaro dvi kelių kilometrų ilgio detektoriaus atšakos, toks jautrus, kad pajĖgia užregistruoti erdvėlaikio deformaciją, lygią viEnai tūkstantajai atomo branduolio skersmens.

E. C.: prietaise naudojamas lazerio šviesos spindulys. Jis nukreipiamas į pusiau pralaidų šviesai veidrodį. Pusė šviesos kiekio prasiskverbia pro jį, o kita pusė atsispindi ir nukreipiama į kitą veidrodį. Abu šviesos spinduliai atsispindi nuo veidrodžių ir grįždami vėl susijungia. Susijungus mes fiksuojame, kokį kelią jie nukeliavo. Jeigu vienas veidrodis šiek tiek pakeičia savo padėtį dėl gravitacinės bangos poveikio, mes tą užregistruojame dėl sugrįžusių spindulių interferencijos.

Mokslininkai prieš metus užregistravo dviejų juodųjų skylių susidūrimą ir susiliejimą, įvykusį kažkur už didžiojo Magelano debesies, už vieno ir trijų dešimtųjų milijardo šviesmečių. Interferometrai pajuto vos dvidešimt tūkstantųjų sekundės trukusį signalą.

E. C.: kelis dešimtmečius, neturėdami jokių eksperimentinių duomenų, daugybė fizikų kūrė modelius. Jie mėgino prognozuoti įvairios masės ir įvairiu greičiu besisukančios juodosios skylės ar neutroninės žvaigždės gravitacinės bangos formas. Jų darbų dėka pagaliau turime bangos formų banką, ruošinių banką. Štai kodėl buvo įmanoma, užregistravus pirmąjį signalą, nustatyti to neregimo objekto masę.

Žinant bangos formą ir naudojant sukurtus modelius, galima nustatyti objekto tipą ir masę. Todėl astronomai teigia, jog tai buvo juOdosios skYlės, o ne neutroninės žvaigždės. Katastrofos anatomija tokia: du masyvūs obektai, artėdami vienas prie kito, ėmė suktis vis greičiau. Tai buvo maždaug dviejų šimtų kilometrų skersmens, 36-šių saulės masių ir 29-nių saulės masių juodosios skylės.

E. C.: artėdamos viena prie kitos ir sukdamosios pašėlusiu greičiu, jos sugeneravo gravitacinę bangą. Tada susiliejo, besisukdamos maždaug 250 kartų per sekundę greičiu. Iš dviejų juodųjų skylių susiformavo viena, kurios masė lygi 62-iems Saulės masėms. Pradinių masių suma buvo lygi 65. Tas skirtumas – trys Saulės masės, remiantis garsiąja Einšteno formule, pavirto energija – gravitacinės bangos energija. Šis milžiniškas – trijų saulių energijos pliūpsnis yra didžiausias, kurį žmonija kada nors yra užregistravusi.

Rezultatas patvirtina gravitacinių bangų egzistavimą, pirmąjį dvinarės juodosios skylės egzistavimo įrodymą ir labiausiai įtikinamą įrodymą, jog juodųjų skylių egzistavimą numačiusi A. Einšteino teorija yra visiškai teisinga.

E. C.: mes dar nežinome šių objektų vietos Visatoje. Mat kol kas turėjome tik du detektorius, o to nepakanka, norint nustatyti, kurioje Visatos vietoje tai nutiko. Tačiau netrukus Žemėje pradės veikti VIRGO – trečiasis gravitacinių bangų detektorius. Su trimis detektoriais jau galima nustatyti dangaus regioną, iš kur sklinda gravitacinės bangos. Tai labai svarbu, nes tuomet galima panaudoti tradicinius teleskopus – optinius, gama spindulių, rentgeno, juos nukreipiant į tą dangaus regioną. Tuomet galėtume atlikti kompleksinius stebėjimus, registruodami fotonus, gravitacines bangas ir netgi neutrinus iš to paties šaltinio. Tai atveria naują puslapį astronomijoje.

Mokslininkai nori surinkti daugiau duomenų, naudodami dar jautresnius prietaisus. Po dviejų metų pradės veikti dar vienas interferometras Japonijoje. Todėl bus įmanoma tiksliai nustatyti signalo kryptį ir vietą. Dar vėliau bus pastatytas penktasis interferometras Indijoje.

E. C.: labiausiai intriguojantis projektas – lazerinis interferometras kosmose LISA. Tai trys kosminiai aparatai heliocentrinėje orbitoje su 5 mln. km ilgio kraštine. Jis registruos žemo dažnio gravitacines bangas. Taigi, bus galima nustatyti kitokius šaltinius. Tokius, kaip supermasyvios juodosios skylės, kurios, ko gero, egzistuoja kitų galaktikų, taip pat ir mūsų galaktikos centruose.

Astrofizikai nori sužinoti, kiek Visatoje yra juodųjų skylių, kurios gali padėti išspręsti juodosios medžiagos prigimties problemą. Taip pat tikimasi nustatyti, kiek aplink mus yra neutroninių žvaigždžių ir kokie branduolio fizikos procesai jose vyksta. Tai laboratorijos danguje, kurių egzistavimą patvirtintų gravitacinių bangų registruotojai. Bene labiausiai mokslininkus vilioja galimybė pamatyti Didįjį sprogimą. Ankstyvoji Visata nepralaidi šviesai. Tačiau gravitacinėms bangoms ji visiškai skaidri. Tad belieka laukti naujų sensacijų.

 

Kalbėjosi R. Maskoliūnas