Lovász László: a gravitációs hullámok felfedezése új ablakot nyit az univerzumra

A gra­vi­tá­ci­ós hul­lá­mok fel­fe­de­zé­se új ab­la­kot nyit az uni­ver­zum­ra, a je­len­ség el­ső köz­vet­len ész­le­lé­sé­hez ma­gyar ku­ta­tók is hoz­zá­já­rul­tak – hang­sú­lyoz­ta a Magyar Tudományos Akadémia (MTA) el­nö­ke a szer­ve­zet csü­tör­tö­ki bu­da­pes­ti saj­tó­tá­jé­koz­ta­tó­ján, ame­lyen Frei Zsolt, a ku­ta­tás részt­ve­vő­je töb­bek közt azt emel­te ki, hogy a gra­vi­tá­ci­ós hul­lá­mok el­ső köz­vet­len ész­le­lé­se több vi­lág­ra­szó­ló fel­fe­de­zést is ta­kar.

Koncepciórajz – Két csillag összeolvadása keltette gravitációs hullámok (Forrás: NASA)

Lovász László em­lé­kez­te­tett ar­ra, hogy a LIGO (lé­zer in­ter­fe­ro­mé­te­res gra­vi­tá­ci­ós­hul­lám-vizs­gá­ló ob­szer­va­tó­ri­um) Tudományos Együttműködésben több ma­gyar tu­dós­csa­pat is köz­re­mű­kö­dött: “a mun­ka orosz­lán­ré­szét” a Frei Zsolt ve­zet­te Eötvös Gravity Research Group (EGRG) vé­gez­te, de az adat­fel­dol­go­zás­ban részt vett az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont is. Utóbbi a szin­tén a gra­vi­tá­ci­ós hul­lá­mo­kat ku­ta­tó Virgo együtt­mű­kö­dés tag­ja.

“A gra­vi­tá­ci­ós hul­lá­mok fel­fe­de­zé­se az alap­ku­ta­tás lát­vá­nyos si­ke­re, amely mö­gött több mint egy­mil­li­árd dol­lá­ros be­fek­te­tés és több év­ti­ze­des mű­szer­fej­lesz­tés áll” – mond­ta az MTA el­nö­ke.

Lovász László az Akadémián

A LIGO tu­dó­sai csü­tör­tö­kön Washingtonban je­len­tet­ték be, hogy köz­vet­len bi­zo­nyí­té­kot ta­lál­tak a tér­idő gör­bü­le­té­nek hul­lám­sze­rű­en ter­je­dő meg­vál­to­zá­sá­ra, ame­lyet Albert Einstein jó­solt meg száz éve. Az ese­ményt élő­ben le­he­tett kö­vet­ni az MTA szék­há­zá­ban.

A bu­da­pes­ti saj­tó­tá­jé­koz­ta­tón Frei Zsolt el­mond­ta: 2015. szep­tem­ber 14-én a LIGO mind­két de­tek­to­ra ugyan­azt a gra­vi­tá­ci­ós hul­lá­mok­ra uta­ló je­let ér­zé­kel­te, amely­nek for­rá­sa egy Földtől 1,3 mil­li­árd fény­év­nyi­re lé­vő ga­la­xis­ban össze­ol­va­dó két fe­ke­te lyuk volt.

Az üt­kö­zés ré­vén há­rom nap­tö­meg­nyi ener­gia sza­ba­dult fel, ugyan­annyi, mint­ha há­rom­ezer ti­pi­kus szu­per­nó­va-rob­ba­nás kö­vet­ke­zett vol­na be egy­szer­re. Más pél­dá­val él­ve ez az ener­gia­mennyi­ség 4500-szor több, mint amit a Nap egész éle­té­ben ki fog su­gá­roz­ni – tet­te hoz­zá.

Frei Zsolt

KÉt fe­ke­te lyuk év­mil­li­ó­kig ke­rül­get­te egy­mást, a vég­ső nyolc ke­rin­gést már mind­össze 0,2 má­sod­perc alatt tet­ték meg, míg a leg­utol­só ke­rin­gés csu­pán a má­sod­perc száz­öt­ve­ned ré­szé­ig tar­tott. Az össze­ol­va­dás pil­la­na­ta előtt, az ese­mény­ho­ri­zon­tok ta­lál­ko­zá­sá­nál a két fe­ke­te lyuk tá­vol­sá­ga mind­össze 210 ki­lo­mé­ter volt – fej­tet­te ki.

Frei Zsolt em­lé­kez­te­tett ar­ra, hogy Albert Einstein 1916-ban még úgy vél­te, a gra­vi­tá­ci­ós hul­lá­mok csu­pán oly ap­ró vál­to­zást idéz­nek elő a tér­idő szö­ve­tén, ame­lyet va­ló­szí­nű­leg so­ha nem le­het majd em­be­ri mű­sze­rek­kel ér­zé­kel­ni.

A fenti animáció azt szimulálja, hogy a most detektált gravitációs hullámok forrásául szolgáló fekete lyukak hogy néztek volna ki, ha azokat a fekete lyukaktól nem messze szemléltük volna. A fekete lyukakon nem látunk át, sőt beléjük sem, és oly mértékben görbítik a körülöttük lévő teret, hogy gravitációs lencsehatásuk szembetűnő. A mögöttük lévő csillagok fénye a fekete lyukak mellett elhaladva nagymértékben eltérül, mintha mozgó, vastag lencséken keresztül néznénk az eget. Forrás: LIGO

A mai tech­ni­ka vi­szont le­he­tő­vé tet­te, hogy a LIGO de­tek­to­rai két, egyen­ként négy ki­lo­mé­te­res kar­juk kö­zött a tér­idő­nek a pro­ton tö­re­dék ré­szé­vel egyen­lő mé­re­tű el­vál­to­zá­sát is ki­mu­tas­sák – fűz­te hoz­zá. Az aszt­ro­fi­zi­kus az egyik leg­kri­ti­ku­sabb prob­lé­má­nak egyéb­ként a zaj ki­szű­ré­sét ne­vez­te, ugyan­is a de­tek­to­rok olyan ér­zé­ke­nyek, hogy kü­lön ész­le­lik a több száz ki­lo­mé­ter­re fek­vő ten­ger­part­ra be­csa­pó­dó hul­lá­mo­kat is.

Frei Zsolt hang­sú­lyoz­ta: nem csu­pán egy, ha­nem egy­szer­re há­rom fel­fe­de­zés tör­tént, hi­szen a gra­vi­tá­ci­ós hul­lá­mok el­ső köz­vet­len ér­zé­ke­lé­se mel­lett elő­ször si­ke­rült bi­zo­nyí­ta­ni a ket­tős fe­ke­te lyu­kak lé­te­zé­sét. Emellett a fe­ke­te lyu­kak össze­ol­va­dá­sa a leg­na­gyobb ener­gi­á­jú fo­lya­mat, ame­lyet az em­be­ri­ség va­la­ha is ész­lelt.

“Eddig csak az elekt­ro­mág­ne­ses köl­csön­ha­tás alap­ján fi­gyel­het­tük meg az eget – ugyan­is a fény, de a rá­dió­hul­lá­mok vagy a rönt­gen­su­gár­zás is en­nek kü­lön­bö­ző meg­nyil­vá­nu­lá­si for­mái. Mostantól olyan je­len­sé­ge­ket is ész­lel­he­tünk és hall­ha­tunk majd, ame­lye­ket ed­dig nem tud­tunk meg­fi­gyel­ni” – tet­te hoz­zá.

A ma­gyar tu­dó­sok – az EGRG mel­lett az MTA Atommagkutató Intézet, az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont, és a Szegedi Tudományegyetem (SZTE) fi­zi­ku­sai – a fel­fe­de­zés si­ke­ré­hez töb­bek kö­zött mű­szer­fej­lesz­té­sé­vel, hul­lám­for­ma-mo­del­le­zés­sel, adat­elem­zés­sel, mű­szak­fel­ügye­let­tel és egy olyan ga­la­xis­ka­ta­ló­gus össze­ál­lí­tá­sá­val já­rul­tak hoz­zá, amely­nek se­gít­sé­gé­vel a jö­vő­ben pon­to­sab­ban meg le­het ha­tá­roz­ni a fe­ke­te­lyuk-pá­rok össze­ol­va­dá­sá­nak egy­elő­re bi­zony­ta­lan hely­szí­nét.

Az animáción az látható, hogy az összeolvadás során milyen mértékben görbítik meg a teret a fekete lyukak, illetve milyen mértékben keltenek gravitációs hullámokat. Kezdetben csak a fekete lyukak körül (alatt) látható nagy görbület, a keringés vége felé már egymással átfed a két fekete lyuk hatása, majd az összeolvadás pillanatában hatalmasat „rántanak” a tér hálóján: ebben a pillanatban keltik a legerősebb gravitációs hullámokat. Az animáció végén fentről láthatjuk a távozó gravitációs hullámokat és a visszamaradó, már „csendes” fekete lyukat. Forrás: LIGO

Raffai Péter, az EGRG tag­ja a gra­vi­tá­ci­ós hul­lá­mok ér­zé­ke­lé­sé­nek kö­rül­mé­nye­i­ről szól­va el­mond­ta, a LIGO bel­ső mű­kö­dé­si me­cha­niz­mu­sá­nak ré­sze az is, hogy időn­ként mes­ter­sé­ges je­lek­kel tesz­te­lik a ku­ta­tó­kat és a ke­re­ső­prog­ra­mo­kat.

Mivel azon­ban a fe­ke­te lyu­kak üt­kö­zé­sé­nek je­lét egy nagy­sza­bá­sú fej­lesz­tés el­vég­zé­sét kö­ve­tő­en, négy nap­pal a hi­va­ta­los mé­ré­si sze­zon kez­de­te előtt ér­zé­kel­ték, a je­lek nem le­het­tek mes­ter­sé­ge­sek, így szin­te na­po­kon be­lül sej­te­ni le­he­tett, hogy fon­tos ész­le­lés tör­tént – fűz­te hoz­zá.

Frei Zsolt az MTI-nek a saj­tó­tá­jé­koz­ta­tót kö­ve­tő­en hang­sú­lyoz­ta: nem va­ló­szí­nű, hogy a fel­fe­de­zés té­ves­nek bi­zo­nyul majd, hi­szen egy­más­tól több ezer ki­lo­mé­ter­re fek­vő két de­tek­tor is fog­ta egy­szer­re ugyan­azt a je­let, az ada­tok elem­zé­sé­vel pe­dig több mint 50 mil­lió pro­cesszor-órát töl­töt­tek el.

Mint fo­gal­ma­zott, “in­kább előbb, mint utóbb” vár­ha­tó, hogy a gra­vi­tá­ci­ós hul­lá­mok ér­zé­ke­lé­sé­ért Nobel-díjjal ju­tal­maz­zák a si­ke­res­nek bi­zo­nyult mé­ré­si el­já­rást ki­fej­lesz­tő ku­ta­tó­kat, Rainer Weisst, Kip Thorne-t és Ronald Drevert.

(MTI)