Doskonałość Europy w badaniach nad falami grawitacyjnymi
Fale grawitacyjne należą do najbardziej niezwykłych przewidywań ogólnej teorii względności Einsteina. Fale te są fałdami w krzywiźnie czasoprzestrzeni spowodowanymi przyspieszeniem obiektów we wszechświecie i są trudne do wykrycia. Aby fale grawitacyjne były wykrywalne, muszą zostać wygenerowane przez niezwykle gęste, masywne obiekty poruszające się z bardzo dużymi prędkościami. Dzięki nowej generacji detektorów – amerykańskiemu Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) i europejskiemu Virgo – wykryto sygnały fal grawitacyjnych wyemitowanych w wyniku koalescencji dwóch czarnych dziur oraz zderzenia pary gwiazd neutronowych. Jest to epokowe wydarzenie w fizyce, otwierające nową erę astronomii fal grawitacyjnych. W ramach finansowanego ze środków UE projektu GRAWITON stworzono wizjonerską sieć kształcenia początkowego, która po raz pierwszy przewidziała konieczność wyszkolenia młodych naukowców, tak aby mogli oni pokierować przyszłymi osiągnięciami w tej ekscytującej nowej dziedzinie. Trzynastu naukowców na wczesnym etapie kariery odbyło trzyletnie szkolenia, a znaczna część z nich podpisała się pod protokołem badania, co świadczy o ich wkładzie w odkrycie. Kosmiczny sukces Badania nad falami grawitacyjnymi to dziedzina, której rozwój uległ ostatnio imponującemu przyspieszeniu dzięki detektorom LIGO i Virgo, umożliwiającym naukowcom uzyskanie nowego spojrzenia na kosmos. „Wykrycie fal grawitacyjnych spowodowanych połączeniem dwóch czarnych dziur o masie 29 i 36 razy większej niż masa Słońca stanowiło początek fizyki eksperymentalnej wykorzystującej fale grawitacyjne i astrofizykę czarnych dziur o masie gwiazdowej”, powiedział koordynator projektu Michele Punturo. Dwa lata później interferometry Virgo i LIGO wykryły falę grawitacyjną emitowaną przez koalescencję dwóch gwiazd neutronowych, wskazując lokalizację źródła na niebie i umożliwiając astronomom obserwację światła wyemitowanego w tym spektakularnym zderzeniu. Obserwacje dały naukowcom bezprecedensową okazję, by rozwiązać wieloletnią zagadkę dotyczącą tego, gdzie powstaje połowa wszystkich pierwiastków cięższych niż żelazo, a także zidentyfikować przyczyny rozbłysków gamma. „Wraz z tym odkryciem rodzi się tzw. astronomia, kosmologia i astrofizyka „wieloaspektowa”, powiedział Punturo. „Po raz pierwszy zdarzenie astronomiczne oglądane jest zarówno w falach grawitacyjnych, jak i elektromagnetycznych”. Pod wynikami tych ekscytujących odkryć podpisali się naukowcy, których doktoraty zostały sfinansowane przez projekt GRAWITON. Badacze z Francji, Niemiec i Włoch wnieśli wkład w analizę danych i rozwój technologiczny niezbędny do dokonania tych przełomowych odkryć. W szczególności mieli oni możliwość korzystania ze złożonych urządzeń optycznych, laserów o dużej mocy i niskim poziomie zakłóceń, powłok o wysokim współczynniku odbicia oraz prac dotyczących symulacji i modelowania. „Interferometry fal grawitacyjnych są najbardziej czułymi detektorami na świecie, zdolnymi do wykrycia subtelnego przejścia fali grawitacyjnej. Fala generuje zmiany długości między dwoma prostopadłymi ramionami detektora Virgo lub LIGO rzędu 10-19 m, dziesięć tysięcy razy mniej niż promień protonu”, wyjaśnia Punturo. Badacze z zespołu projektu GRAWITON są pionierami w dziedzinie metod analizy danych, które pozwalają na wydobycie sygnału z szumu tła. Projekt GRAWITON istotnie przyczynił się do rozwoju nauki o falach grawitacyjnych. Naukowcy mogą teraz „widzieć” i „słyszeć” wydarzenia w kosmosie, aby lepiej je zrozumieć. Daje im to możliwość dalszego poznania zasad rządzących wszechświatem.
Słowa kluczowe
GRAWITON, fale grawitacyjne, czarne dziury, LIGO, Virgo, gwiazdy neutronowe, ogólna względność, astronomia wieloaspektowa
