Objev nového typu gravitačních vln

Pravděpodobně vznikly při splynutí galaxií: Mezinárodní výzkumný tým našel ve vesmíru stopy gigantických vibrací (gravitačních vln). Daly se změřit pouze trikem.

Vědci předložili důkazy, že dlouhé gravitační vlny pronikají vesmírem na nízkých frekvencích a vytvářejí jakýsi šum kosmického pozadí. Podle výzkumného týmu vznikly gravitační vlny v raných dobách vesmíru, kdy se galaxie často vzájemně slučovaly. Velmi blízko se také přiblížily supermasivní černé díry z center příslušných galaxií a obíhají kolem sebe po úzkých drahách.

Dlouho se předpokládalo, že takové vlny existují. Již Albert Einstein předpověděl existenci gravitačních vln. Přímo se ale prokázaly až v roce 2016. Velkolepý objev dostal ocenění Nobelovou cenou za fyziku.

Rozhodující signály

Zatím se však detekovaly jen velmi krátké gravitační vlny, ke kterým dochází při srážce černých děr. Dlouhé gravitační vlny, které výzkumný tým nyní hlásí, však nelze měřit přímo ze Země. Mají vlnovou délku několik světelných let. Jejich pozorování by vyžadovalo detektor poloviční velikosti galaxie.

Výzkumný tým proto použil trik: změřil gravitační vlny pomocí takzvaných pulsarů – zbytky hvězd, které při rotaci kolem osy vyzařují rádiové světlo ve dvou opačných směrech jako kosmické majáky.

Gravitační vlna kolem černé díry (ilustrace): Nyní popsané gravitační vlny mají vlnovou délku několik světelných let
Gravitační vlna kolem černé díry (ilustrace): Nyní popsané gravitační vlny mají vlnovou délku několik světelných let

Pokud se kužel rádiového světla přenese přes Zemi, pulsar lze měřit pomocí jeho periodických rádiových pulzů. Ale: Dlouhé gravitační vlny mění hodinovou frekvenci pulsarů.

„Pulsary jsou vynikající přírodní hodiny. Využíváme neuvěřitelnou pravidelnost jejich signálů, abychom hledali drobné změny v jejich tikání, a tak detekovali minimální natahování a stlačování časoprostoru gravitačními vlnami ze vzdáleného vesmíru,“ říká David Champion z Institutu Maxe Plancka pro radioastronomii.

Tisíce hodin pozorování nového objevu

Výzkumy, jejichž výsledky se nyní publikovaly v časopise Astronomy and Astrophysics, probíhají již 25 let. ,,Pulsary jsou relativně slabé rádiové zdroje, takže nám trvalo tisíce hodin pozorování ročně na některých z největších světových dalekohledů, než jsme provedli tento experiment,“ říká Maura McLaughlin z West Virginia University.

Pokud by nyní objevené pozadí gravitačních vln bylo akustickým signálem, připomínalo by to nepřetržitý bzučák. ,,Je to první detekce pozadí gravitačních vln a otevřeli jsme zcela nové pozorovací okno do vesmíru,“ říká Chiara Mingarelli z Flatiron Institute v New Yorku.

Zdroj: spiegel, Vapol