Czasoprzestrzeń falująca sama w sobie

Czasoprzestrzeń falująca sama w sobie
e-suplement
Odkrycie fal grawitacyjnych potwierdza rozmaite teorie, w tym ogólną teorię względności Einsteina. Dowodzi jednocześnie tego, jak uporczywie Wszechświat strzeże swych tajemnic.

Odkryciu temu nadaje się rangę nieomal noblowską. Zespół astrofizyków z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics zarejestrował niedawno fale grawitacyjne z wczesnej fazy tworzenia się Wszechświata, zwanej czasem inflacyjną (patrz: MT 5/2014). Istnienie zjawiska fal grawitacyjnych przewidział już Einstein w ogólnej teorii względności. O ile jednak poszczególne elementy tej teorii były stopniowo potwierdzane doświadczalnie, o tyle nie udało się to dotąd w przypadku fal grawitacyjnych. Są one bowiem wyjątkowo trudne do zaobserwowania.

Przewidywania teoretyczne ogólnej teorii względności Einsteina mówiły o powstawaniu takich fal podczas interakcji ciał kosmicznych. A ponieważ fale zarejestrowane obecnie przez naukowców powstały 13,8 mld lat temu, są przy okazji dowodem wspierającym teorię Wielkiego Wybuchu. Zwłaszcza tej jej części, która mówi o fazie inflacyjnego rozszerzania się wszechświata, trwającej od 10−36 sekundy do prawdopodobnie 10−32 sekundy po Wielkim Wybuchu, kiedy to powstawało zróżnicowanie rozkładu energii i masy, jakie obecnie obserwujemy. Oznacza to również, że pośrednio potwierdzono istnienie hipotetycznej cząsteczki przenoszenia tego oddziaływania – tzw. grawitonu.

Fale grawitacyjne to w ogólnej teorii względności Alberta Einsteina przemieszczające się z prędkością światła pofałdowania w czasoprzestrzeni. W mechanice nierelatywistycznej fala ta objawia się jako rozchodzące się drgania pola grawitacyjnego. Źródłem fal grawitacyjnych jest ciało poruszające się z przyspieszeniem. Do uzyskania obserwowalnych efektów musi mieć ono bardzo duże przyspieszenie i ogromną masę.

Wielkie naukowe osiągnięcie astrofizyków z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics stało się możliwe dzięki teleskopowi BICEP2 (Cosmic Extragalactic Polarization 2), który zdolny jest do niezwykle czułej detekcji najbardziej nawet ulotnych sygnałów świetlnych. Operuje w szczególnych warunkach, na położonej na Biegunie Południowym stacji polarnej Amundsen-Scott. Detekcja tych pierwotnych fal jest ekstremalnie trudnym zadaniem, ponieważ przechodząc przez Wszechświat, wpływają one na czasoprzestrzeń, czyli oddziałują z narzędziami pomiarowymi.

Ciąg dalszy tematu numeru znajdziesz w lipcowym numerze magazynu Młody Technik.

Przeczytaj także
Magazyn