Štítek ‘gravitační vlny’

Novinky ve výzkumu gravitačních vln – 1. díl

Základní schéma observatoře LISA. Obrázek pochopitelně není ve správném měřítku.

Gravitační vlny jsou fenomén, který nás provází již více než sto roků. Jejich existenci máme nicméně spolehlivě potvrzenou až od 70. let, přímo jsme je spatřili dokonce až roku 2015. Zasloužily se o to dva detektory LIGO ve Spojených státech amerických, které viděly splynutí dvou černých děr asi 1,5 miliardy světelných let od nás. Později se k nim přidaly taktéž detektory VIRGO v Itálii a KAGRA v Japonsku, které zaznamenaly dohromady do konce roku 2021 91 gravitačních událostí. A protože v tuto chvíli probíhá již čtvrtý běh detektorů a výsledky opět nejsou nezajímavé, společně se na ně dnes podíváme v prvním dílu nepravidelného seriálu, který vám bude přinášet novinky právě z této nesmírně zajímavé a perspektivní oblasti výzkumu.

PTA a gravitační vlny

Znázornění principu metody Pulsar Timing Array (PTA)

Gravitační vlny předpověděl Albert Einstein v roce 1915, ale přímý důkaz jejich existence máme až od roku 1974 zásluhou Russella Hulse a Josepha Taylora. Na přímá pozorování jsme si ale museli počkat dokonce do roku 2015, kdy se podařil první záchyt detektorům LIGO. Od té doby se daří pozorovat gravitační vlny poměrně pravidelně. Až dosud jsme však mohli zaznamenat prakticky jen jeden typ gravitačních vln spojený se srážkami dvojic hmotných objektů jako jsou černé díry a neutronové hvězdy. Samo o sobě je určitě skvělé, že vůbec dokážeme gravitační vlny měřit, ale hodil by se nám i jiný způsob jejich záchytu. A ten se podařilo uvést do služby právě letos. Proto si dnes o nových výsledcích povíme více.

Pulsar Timing Arrays, gravitační vlny a Fermiho observatoř

Fermiho gama observatoř

Nedávno jsme si podrobně rozebrali neutronové hvězdy, jejich vznik, vlastnosti či specifika. Řekli jsme si též stručně jaké typy neutronových hvězd známe a čím jsou charakteristické. Dosti podrobně jsme pak rozebrali poměrně častý a pro astronomii i kosmonautiku významný druh neutronových hvězd – pulsary. Právě u pulsarů byly nalezeny první exoplanety, pomohly také potvrdit gravitační vlny, ale s jejich pomocí se dají též třeba navigovat kosmické lodě. My se dnes ale zaměříme na jinou zajímavou metodu, s jejíž pomocí můžeme zkoumat gravitační vlny a kterou mohou využít i některé kosmické sondy. 

Hubble – relativistický výtrysk z GW170817

Hubble Space Telescope

Po startu Webbova dalekohledu by leckdo možná mohl nabýt dojmu, že Hubbleův vesmírný teleskop již patří do starého železa a měl by maximálně tak dosloužit, ale pro astronomy už nemá žádný velký význam. Toto by však bylo velmi daleko od pravdy. Hubbleův teleskop má stále v astronomii a fyzice své pevné místo a jeho pozorování jsou pořád nesmírně důležitá. Nyní vlastně možná paradoxně naopak důležitější než dříve. A to právě kvůli možnosti srovnání s výsledky Webbova dalekohledu. Ovšem i další jeho objevy jsou velmi hodnotné. Na jeden takový se dnes podíváme.

Gravitační vlny a kosmický výzkum

V únoru 2016 přišla z USA senzační novina, která brzy zaplnila vědecké weby a další sdělovací prostředky. Observatoř LIGO v září 2015 pozorovala gravitační vlny. Přesně po sto letech od předpovědi Alberta Einsteina tak byly gravitační vlny přímo pozorovány, přestože nešlo o první důkaz jejich existence. Americkým pozorováním se uzavřela jedna dlouhá kapitola fyzikálního výzkumu, a co víc, otevřelo se nám nové okno do vesmíru, které umožní prozkoumání mnoha zajímavých jevů. O tom všem si povíme. Nejprve si ale řekněme něco o základních fyzikálních silách a historii výzkumu gravitace.

Testy obecné relativity a kosmický výzkum

Už více než celé jedno století je platnou teorií gravitace obecná teorie relativity publikovaná Albertem Einsteinem v roce 1915. Od té doby obstála v mnoha experimentech, které si kladly za cíl její prověření, od prvních pokusů při zatměních Slunce v 10. letech minulého století až po moderní kosmologické a astrofyzikální experimenty vyžadující pokročilé technologie, z nichž mnohé úzce souvisejí s kosmickým výzkumem. Povíme si ale i něco o slavném experimentu považovaném za nejlevnější pokus moderní fyziky a o třech základních způsobech prověření Einsteinovy teorie. Nejprve si však musíme udělat stručnou exkurzi do samotné obecné relativity a říci si něco více o jejím původu a významu a o tom, co nám vlastně říká i co nám naopak neříká.

Americký laser pro misi LISA

K tomu, abyste mohli detekovat největší kosmické kolize, potřebujete dost času, trpělivosti a spolehlivé lasery. V květnu proto NASA společně se zástupci průmyslových partnerů doručila Evropské kosmické agentuře první prototyp laseru pro mimořádnou misi LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Tento unikátní přístroj je navržen k detekci droboučkého vlnění gravitačního pole, které způsobuje třeba splynutí neutronových hvězd, černých děr a supermasivních černých děr ve vesmíru. Vývoj laserového vysílač pro misi LISA vede Anthony Yu z Goddardova střediska v Greenbeltu, stát Maryland.

GECAM – hledání elektromagnetických protějšků gravitačních vln

GECAM

Čína plánuje ve středu 9. prosince vypuštění malé čínské vědecké družice GECAM (Gravitational Wave High-energy Electromagnetic Counterpart All-sky Monitor), která se bude zaměřovat na elektromagnetické protějšky jevů, které vysílají gravitační vlny, jako je například sloučení dvou neutronových hvězd nebo černých děr.  Start se má uskutečnit pomocí rakety KZ-11 z kosmodromu Xichang (Si-čchang) Satellite Launch Center v jihozápadní části Číny v provincii S‘-čchuan.

České stopy v kosmonautice – LISA

V rámci naší minisérie, která vzniká z materiálů pořízených na výstavě Cosmos Discovery v Praze u příležitosti nových exponátů českých příspěvků do kosmonautiky, jsme se už zaměřili na program Vesmír pro lidstvo, ukázali jsme si účast českých expertů na vědeckých misích JUICE a ExoMars, TARANIS a Solar orbiter. Dnes se však podíváme do opravdu vzdálené budoucnosti – tedy alespoň z hlediska reálné kosmonautiky. Představíme si evropský projekt LISA, na kterém má Česká republika také podíl a který má startovat v roce 2034. Jen stěží byste na našem webu hledali článek o termínově vzdálenější misi. Tuto nevýhodu však projekt LISA nahrazuje mimořádnou atraktivitou – má totiž studovat fenomén, který lidstvo s jistotou potvrdilo teprve před pár lety – gravitační vlny.

Dnešní výročí: detekce gravitační vlny, 5 let

V roce 2015 se v 9:51 UTC se oběma stanicím experimentu LIGO poprvé podařilo zachytit výrazný záchvěv vzniklý splynutím dvou černých děr. 14. září 16:30