Gravitační astronomové už mají na svém kontě několik úspěšně detekovaných gravitačních vln. Díky nim posloucháme gravitační „ozvěny“ srážek černých děr a z loňska i srážky neutronových hvězd. Je to skvělý úspěch. Přesto ale gravitační vlny nepotěšily úplně každého. Například fanoušky extra dimenzí v kosmologii.
Astrofyzici Chicagské univerzity totiž nedávno prostudovali data gravitačních vln a nenašli v nich žádné doklady o existenci extra dimenzí, tedy dalších skrytých dimenzí časoprostoru, které by dotvářely naši realitu. Jejich výzkum publikoval časopis Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, jako jednu z celé řady pozoruhodných publikací, které následovaly po loňském senzačním úlovku gravitačních vln ze srážky neutronových hvězd.
První gravitační vlny jsme detekovali v roce 2015, Nobelova cena za to následovala loni. Tehdy šlo o srážku dvou černých děr, stejně jako v následujících případech. Loňská detekce gravitačních vln ze srážky neutronových hvězd GW170817 ale byla jiná a v jistých ohledech ještě zajímavější. Zásadní rozdíl spočívá v tom, že vědci mohli pozorovat místo srážky neutronových hvězd, odkud přilétly gravitační vlny, konvenčními teleskopy. To znamená, že získali dva soubory dat – gravitační signál a elektromagnetický signál. A mohli je porovnat a detailně proanalyzovat ze všech stran.
V dnešní kosmologii sice vládne Einsteinova obecná relativita, ale mnohé souvislosti nám stále kloužou mezi prsty. Máme vesmír plný temné hmoty a ještě plnější temné energie. Tahle temnota, kterou jsme si museli zavést kvůli tomu, co říkají rovnice, se nám vysmívá přímo do očí. Fyzici se proto pokoušejí obecnou relativitu doplnit nebo i nahradit jinými teoriemi, které by se s temnými jevy vypořádaly. Řada z těchto alternativních teorií zahrnuje právě zmíněné extra dimenze, které rozšiřují nám důvěrně známý svět časoprostoru 3+1 o další rozměry. A podle některých teorií by do těchto extra dimenzí měla „unikat“ gravitace, která je pak kvůli tomu extrémně slabá, v porovnání s dalším fyzikálními silami.
Podle Daniela Holze z výzkumného týmu to byla unikátní situace. Vědci mohli úplně poprvé porovnat stejnou událost v oblasti gravitačních vln s elektromagnetickým zářením. Tím vlastně získali velkolepý vesmírný experiment a mohli vyhodnotit jeho výsledky. Mohli totiž ověřit, jestli gravitační vlny a elektromagnetické vlny, které k nám letí od srážky neutronových hvězd, procházejí stejnými dimenzemi nebo jestli gravitační vlny cestou opravdu někde neprosakují pryč.
Gravitační observatoř LIGO detekovala srážku neutronových hvězd ráno 17. srpna 2017. Stejnou událost se podařilo detekovat i v oblasti gama záření, rentgenového záření, rádiových vln i optického a infračerveného záření. Pokud by gravitační záření cestou procházelo skrz extra dimenze, tak by gravitační signál byl slabší, než teoretická předpověď.
Ukázalo se ale, že gravitační signál ze srážky neutronových hvězd přiletěl tak silný, jak se čekalo. Výsledky kosmického experimentu naznačují, že náš časoprostor má přece jenom tři prostorové rozměry a jeden čas. A že to funguje v měřítku stovek milionů světelných let. Pro někoho je to romantické zklamání, pro jiného zase podpoření jistot ve vesmíru. Autoři studie ale podotýkají, že tohle je jenom začátek, taková ochutnávka nových možností, které přinesla gravitační astronomie. Máme se na co těšit!
Video: Daniel Holz “GW170817 Hearing and Seeing a Binary Neutron Star Merger”
Gravitational Waves from a Neutron Star Merger Produced a Signal Detected by LIGO
Literatura
University of Chicago 13. 9. 2018, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics online 23. 7. 2018.