Reliktní záření, akcelerující vesmír a temná hmota. Tři významné objevy z posledních let spojující astrofyziku s teoretickou fyzikou. A nyní přibyl další, významově dalekosáhlý objev gravitačních vln. Přestože jeho důsledky nemají primární dopad na širokou veřejnost, ve vědecké komunitě to doslova bublá.
Přímá detekce gravitačních vln je totiž stejně extatická jako nedávný objev Higgsova bosonu. Vědci necelých padesát let tušili, že existence této kritické částice je bezpodmínečná pro vysvětlení světa okolo nás, ale až samotný objev přinesl jasný důkaz a zároveň vlnu úlevy a ujištění, že věda jde správným směrem.
K přelomovému objevu došlo 14. září 2015, kdy observatoř LIGO historicky poprvé detekovala gravitační vlny. Jednak se potvrdila geniální myšlenka Alberta Einsteina, že samotný časoprostor se může vlnit, a jednak rozkvetlo nové odvětví astrofyziky. Nyní se můžete hlásit na pozici výzkumníka gravitačních vln!
Jak si ale máme představit gravitační vlny? Nejprve je potřeba si vzpomenout na slova Alberta Einsteina: „Gravitace není nic jiného, než zakřivení časoprostoru.“ Každá hmotná tělesa, tzn. i vy, nebo dokonce i každý váš vlas, zakřivují okolní časoprostor – vytváří okolo sebe „gravitační důlek“, stejně jako se analogicky vytváří důlek pod dítětem stojícím na trampolíně. V případě, že kolem sebe obíhají dvě velmi hustá tělesa, například dvě černé díry, rozkmitá se okolní časoprostor a vznikají gravitační vlny. (Podobně je to s dvojicí dětí, které kolem sebe pobíhají na trampolíně – během jejich hry se blána trampolíny rozvlní.)
Gravitační vlny jsou produktem mnoha procesů ve vesmíru, ale zatím jsme schopni detekovat jen ty nejintenzivnější z nich. Přelomový objev z loňského září se týká hned toho nejexotičtějšího procesu, jaký si dokážeme představit – splynutí dvou černých děr. Fascinující na objevu nebylo jen prvenství v samotné detekci, ale také zjištění, že hmotnosti splynuvších černých děr překračovaly současné odhady. Jedna se chlubila hmotností 29 Sluncí a druhá 36 Sluncí! Takto hmotné hvězdné černé díry jsou enormní a ohledně jejich vzniku vyvstávají nové otázky.
Přestože byla oficiálně oznámena pouze jedna detekce gravitačních vln, z rozhovorů se členy výzkumného týmu vyplývá, že LIGO zaznamenal další tři nezávislé detekce v průběhu prvních čtyř měsíců pozorování! Je potřeba si také uvědomit, že za tímto znamenitým objevem stála nejen brilantní Einsteinova myšlenka, ale především trpělivé úsilí tisíce vědců a inženýrů, kteří po dobu téměř padesáti let bojovali s finančními problémy i technickými výzvami.
A jaká bude budoucnost detekce gravitačních vln? Rozhodně nás čeká jak kvantitativní, tak kvalitativní nárůst detekcí. Se zlepšující se technikou budeme schopni detekovat slabší gravitační vlny a zřejmě i otisky samotného Velkého třesku. Pomůže tomu jednak rozšíření LIGO (tzv. Advanced LIGO) a jednak projekt LISA, který umístí laserový interferometr do vesmíru.
Rozhodně se máme na co těšit. Okna novým objevům jsou stále otevřená dokořán.
Autorka působí v Ústavu teoretické fyziky a astrofyziky Přírodovědecké fakulty MU.
