A gravitációs hullámok megmutathatják az univerzum első percét is

A csillagászok rutinszerűen vizsgálják a világegyetemet az elektromágneses spektrum különböző hullámhosszú tartományait használva, a jól ismert látható fénytől a rádióhullámokon és az infravörösön át a gammasugarakig. Van egy probléma az univerzum elektromágneses spektrumon keresztül történő tanulmányozásával, ugyanis csak olyan korból származó fényt láthatunk, amikor a világegyetem még csak 380 ezer éves volt.

A Universe Today beszámolója szerint egy alternatív megközelítés a gravitációs hullámok használata, amelyekről úgy gondolják, hogy már a korai univerzumban is jelen voltak, és talán lehetővé teszik számunkra, hogy még messzebbre visszanyúljunk.

A gravitációs hullámok koncepciója nagyon egyszerű. Képzeljük el a világűr szövetét egy hatalmas tengerként. Bármely tárgy mozgása ebben a tengerben hullámokat okoz, amelyek áthatják a vizet. A köd korlátozza a láthatóságot, azonban a hullámokat ez nem tartja vissza, és képesek áthaladni rajta. A gravitációs hullámok olyanok, mint a térben a tárgyak mozgása által okozott hullámok. Ezt Einstein már 1916-ban az általános relativitáselméletében megjósolta.

Az univerzum születését is láthatnánk?

A gravitációs hullámok azonban nem csak elméleti szinten léteznek, már kimutatták őket. A LIGO-Virgo obszervatórium 2015. szeptember 15-én két, 1,3 milliárd fényévre lévő, 29 és 36 naptömegű fekete lyuk összeolvadásából származó gravitációs hullámokat észlelt. Azóta több mint 100 észlelés történt, tehát a gravitációs hullámok minden bizonnyal léteznek.

Rishav Roshan és Graham White, a Southamptoni Egyetem kutatói úgy vélik, hogy a gravitációs hullámok segítségével az univerzum legkorábbi pillanatait is meg tudják vizsgálni. A kialakulásának korai pillanataiban a tér átláthatatlan volt, mivel a világegyetem tele volt ionizált gázzal, és az elektromágneses sugárzás nem tudott áthatolni rajta. Roshan és White úgy véli, hogy ezt a korlátot át tudják törni.

Dolgozatukban három fő stratégiát vázolnak fel a gravitációs hullámok észlelésére. Pulzárok időzítőit, az asztrometriát és az interferometriát. A technikák hasonlóak, és mind arra épül, hogy ezek a hullámok megzavarják a rendszer elemei közötti teret. Az interferométer esetében a rendszer optikái közötti tér megzavarása mutatja meg a gravitációs hullámokat. A pulzárok csoportjainál az ismert pulzárrendszerekből származó impulzusok időzítésének változása árulja el azok jelenlétét, az asztrometriai technikánál pedig a célobjektum szögsebességében bekövetkező apró változások mutatják meg a hullámok jelenlétét.

Felfedezésük óta a gravitációs hullámok felbecsülhetetlen értékű információkat szolgáltatnak az univerzum távoli területein zajló eseményekről. Most úgy tűnik, hogy a hullámok segítségével nemcsak a térben, hanem az időben is fel lehet tárni néhány rejtélyt. Lehetséges, hogy a gravitációs hullámok jelentik a kulcsot ahhoz, hogy a Standard Modellen túl – amelyet az 1970-es években dolgoztak ki, és amely a négy alapvető erő, az erős és gyenge kölcsönhatás, az elektromágneses és a gravitációs erő figyelembevételével határozza meg az anyag viselkedését – teljesebb képet kapjunk az univerzumról.

Érdemes elolvasni:

• Ez a furcsa csillag egyedülálló sarki fénnyel rendelkezik
• ‘Miért ég a Nap, ha nincs oxigén a világűrben?’