Einstein relativitáselmélete előrejelezte a gravitációs hullámok létezését, de megfigyelni eddig csak közvetetten sikerült őket – a közvetlen érzékelés még várat magára. Ebben segíthet a LIGO nevű berendezés, amelynek fejlesztésében hazai szakemberek is közreműködnek.
A LIGO a Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, tehát Lézer-Interferometriás Gravitációshullám Obszervatórium kifejezés rövidítése. Két nagy detektora az Egyesült Államok elhagyatott térségében, egymástól 3000 kilométerre áll. Ha egy gravitációs hullám halad át rajtuk, a téridő torzulása révén a csövekben mérhető távolság hossza enyhén megváltozik. Utóbbi a bennük vezetett fényhullámok interferenciája révén mérhető.
Az ekkor keletkező méretváltozás 10-18 méter nagyságrendű, amely a proton átmérőjének mindössze ezredrésze. A megfigyelés ezért igen nehéz, és a műszert a külső hatásoktól el kell szigetelni, illetve azokat le kell vonni a megfigyelésekből. Utóbbi területen segít a hazai fejlesztésű infrahang mikrofon. Ez a műszer 1 mHz és 100 Hz közötti frekvenciatartományban pontosan méri a nyomásváltozást, a hanghullámok hatását. A berendezés prototípusát már kipróbálták a hannoveri GEO obszervatóriumban, jelenleg a sorozatgyártást készítik elő. A műszer a 2014-ben induló Advanced LIGO nevű program keretében kapcsolódik majd be a megfigyelésekbe.
A rendszert a LIGO Scientific Collaboration (LSC) működteti, amelynek az ELTE-n alapított Eötvös Gravity Research Group (EGRG) munkatársai is a tagjai: Frei Zsolt, Gelencsér Gábor, Márton Ákos, Raffai Péter, Szeifert Gábor és Szokoly Gyula. Munkájukat a Nemzeti Kutatási és Technológiai Hivatal segíti.
A LIGO detektor egyik állomása (LIGO)
A Nature augusztus 20-i számában külföldi kollégáikkal együtt megjelent Felső korlát a kozmológiai eredetű gravitációshullám háttérsugárzás amplitúdójára című írásuk alapján a LIGO a jelenlegi érzékenység mellett még nem találta nyomát az Ősrobbanás utáni percből származó gravitációs hullámoknak. Ha idővel sikerül megfigyelni azokat, feltehetőleg egy fodrozódó vízfelszínhez hasonló hullámképet mutatnának. Ezek a fodrozódások ma is kitöltik a világűrt és segítségükkel az Univerzum korai állapotára lehetne következtetni.
A LIGO fejlett változata a tervek alapján innen kezdve az Androméda-galaxisnál közel 100-szor messzebb robbanó szupernóva gravitációs hullámait is észlelni tudja majd. A célpontok között fekete lyukak, neutroncsillagok kölcsönhatása, összeolvadása szerepel. Ezek olyan újszerű megfigyelések lesznek, amelyek az elektromágneses sugárzástól független észlelési lehetőséget kínálnak a csillagászoknak.
A magyar kutatók a műszer fejlesztésén túl a mérési eredmények kiértékelésével, és a gravitációs hullámok asztrofizikai alkalmazásával is foglalkoznak. Az Astrophysical Journal-ban szintén augusztusban jelent meg Lippai Zoltán, Frei Zsolt és Haiman Zoltán cikke, amelyben arra mutatnak rá, hogy a távoli kvazárok fizikájának pontos megértéséhez az ütközéseikből származó gravitációs hullámok észlelése is szükséges.
Kapcsolódó honlapok:
- Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory
- Eötvös Gravity Research Group
- Eotvos International School in Astrophysics
