Observatoř velikosti celé galaxie ukazuje astronomům náznaky gravitačních vln vzniklých při velkém třesku

13. 01. 2021

Vesmír Velký třesk Gravitační vlny Neutronové hvězdy Světlo

Prostřednictvím sítě International Pulsar Timing Array (IPTA) vědci z celého světa pátrají po gravitačních vlnách, které jsou ozvěnou velkého třesku. Podle teorie by takové gravitační vlny měly vytvářet šum na pozadí, který prostupuje celým vesmírem.

Neutronová hvězda, pulzar

Image credit: NASAs Goddard Space Flight Center/Chris Smith (USRA)

Gravitační vlny jsou nerovnosti v časoprostoru způsobené interakcí extrémně hmotných těles jako jsou neutronové hvězdy nebo černé díry. Při srážce těchto objektů dochází k deformaci časoprostoru, která se šíří vesmírem a je detekovatelná extrémně citlivými přístroji na Zemi. Díky tomuto efektu mohou vědci zkoumat vzdálené černé díry i bez detekce elektromagnetické radiace (světlo, rádiové vlny, rentgen,...).

  
První detekce gravitačních vln: 14. září 2015 (publikováno v únoru 2016)
  
Počet detekcí: 90 potvrzených do listopadu 2021 (a k tomu desítky dalších detekcí s menší mírou jistoty)
  
Detektory: LIGO, VIRGO, KAGRA

Existence gravitačních vln byla potvrzena v roce 2016, kdy byly jejich prostřednictvím pozorovány následky kolize stelárních černých děr. Gravitační vlny však vnikají také při jiných, energetičtějších událostech, jako jsou kolize supermasivních černých děr nebo dokonce velký třesk, který dal vznik celému vesmíru. Zatímco ale kolize stelárních černých děr vyvolává deformace časoprostoru, které trvají řádově několik sekund, vlnění způsobené silnějšími událostmi však bude detekovatelné až v řádu let, nebo i větších časových úseků.

K jejich studiu vědci využívají pozorování pulsarů - neutronových hvězd, které blikají s konstantní periodou. Světlo, které od nich přichází, může být gravitačními vlnami urychleno, nebo zpomaleno. Pokud se vědcům podaří detekovat tyto rozdíly koordinovaně u několika objektů, mohlo by to znamenat důkaz existence prastarých gravitačních vln prostupujících celou galaxií.

Doposud v rámci výzkumu pozorovali 45 pulzarů nejméně tři roky a některé z nich i déle než 10 let. Zatím sice nemají jednoznačné výsledky, ale pozorují jasný signál, který ovlivňuje světlo přicházející od velkého množství pulzarů. Mohlo by jít právě o pozadí gravitačních vln, ale aby měli jistotu, potřebují více dat z dalších pulzarů a za delší dobu.

Pokud se vědcům skutečně podaří prokázat existenci pozadí gravitačních vln, otevře se jim zcela nový způsob průzkumu vesmíru, jeho vzniku a vývoje. Mohlo by také přinést informace o kolizích supermasivních černých děr, které se naházejí v jádrech galaxií a mají řádově vyšší hmotnost, než černé díry, jejichž kolize jsou dnes pomocí gravitačních vln pozorovány.