Народна дума унгарци и ябълката на Айнщайн
Сензационното откритие, че след сливането на две неутронни звезди учените са успели да наблюдават гравитационни вълни и светлинно лъчение едновременно за първи път, коренно променя астрономията. Американските обсерватории LIGO и European Virgo, създадени за тяхното наблюдение, също разполагат с унгарски персонал, така че - за да получим по-подробно обяснение на новината, попитахме Zsolt Frei, носител на наградата Széchenyi астрофизик, директор на Института по физика ELTE, ръководител на унгарската група LIGO.
- Преди две седмици той получи три Нобелови награди по физика, защото за първи път успяха да открият гравитационни вълни. Какви са те всъщност? Какво общо имат те с реалността, която ние възприемаме като гравитация в ежедневието, тоест какво се случва според Айнщайн, когато ябълка падне от дърво?
- Според теорията на Айнщайн, пространството се извива близо до маси и обектите се движат според изискванията на тази кривина. Обикновено правим това визуално с гумена мрежа, нека бъде пространството: ако пуснем по-тежка топка върху него - нека бъде Земята - образува се фуния, ако пуснем ябълка в нея, тя започва към топката, т.е. пада на земята. Ако на това изображение централната сфера е Слънцето и друго сферично тяло е навито около стената на фунията, ние получаваме Земята, обикаляща около централното небесно тяло по елиптична орбита. Ако, от друга страна, поставим две тежки топчета в средата и ги смесим с ръце, в гумената мрежа се създават и разпространяват гофриране и пулсации: можем да видим, че хоризонталните страни на квадратните решетки са по-дълги и перпендикулярните страните са малко по-къси, т.е.
- В крайна сметка бяха необходими сто години, за да се покаже в действителност този феномен, предсказан от Айнщайн, т.е. пулсациите на пространството. Каква беше причината за това?
- Че величината на това явление е десет на минус двадесет и първа. Така че, когато две черни дупки, които обикалят една друга в далечна галактика, вълните се променят, това променя дължината на метров прът с милионна част от размера на ядрото, т.е.протон. Най-близката до Слънцето звезда е на 4 светлинни години, което, превърнато на такова разстояние, съответства на човешка коса. Така че измерването отне сто години, защото бяха необходими високо прецизни инструменти. Лазерният лъч, с който можем да направим това, е четири километра. Измерването е постигнато на 14 септември 2015 г. от компания от хиляда души, след двадесет години изграждане и усъвършенстване на този инструмент. Скорошните Нобелови лауреати очертаха основната идея на този експеримент през 70-те години. Ние, унгарците от тази хилядна група, сме малка връзка. Извършихме измервания, изградихме хардуер в обсерваторията, участвахме в писането на софтуер, публикуването на статии.
Планетите пътуват в пространството, извити от централната звезда по затворена орбита около звездата като топка, преминаваща около ръба на наклонена яма.
- Какво беше значението на събитието, за което беше направено най-новото съобщение, какво се случи на 17 август 2017 г.?
- Когато бяха засечени четирите гравитационни вълни досега, черните дупки, тъй като не позволяваха на светлината да избяга от привличането им, не бяха видими. Надявахме се, а това също се случи, когато видимите неутронни звезди се слеят, че светлината също е излъчена. Доста знаехме местоположението на гравитационното излъчване, намерихме и обекта, като насочих бинокъла на точното място. Това се наблюдава за първи път. Тъй като неутронните звезди тежат по-малко от черните дупки, излъчваната сила на сигнала също е по-ниска, така че сметнахме, че може да отнеме години, за да бъдат измервани правилните устройства за чувствителност. Имахме късмет в близката галактика, отдалечена на 130 милиона светлинни години, така че сегашните ни инструменти бяха достатъчни.
- Доказано е, че гравитационните вълни се разпространяват със скоростта на светлината?
- Да, очаквахме това, но също трябваше да бъде показано.
- Също така се генерира гама-лъчение, което достига Земята две секунди след гравитационните вълни. Как това е свързано с казаното дотук?
- От формата на гравитационната вълна и факта, че също е пристигнало много високоенергийно гама-лъчение, знаем, че две неутронни звезди наистина са се сблъскали, защото е можело само да се образува. Неутронните звезди остават след експлозия на звезди, поне четири до пет пъти по-големи от Слънцето. Изключително плътна, съставена само от неутрони, чаена лъжичка такъв звезден материал тежи милиард тона.