Davor Horvatić

dr. sc. Davor Horvatić, teorijski fizičar, izvanredni profesor na zagrebačkom PMF-u, redovit je gost brojnih konferencija na kojima inspirira publiku talentom da razumljivim rječnikom objasni složene fizikalne pojave. Iz istog razloga je naš dugogodišnji kolumnist i predavač na Fotosofia seminarima. Naslov kolumne '42' je, prema superstroju u 'Vodiču za autostopere kroz galaksiju', smisao svega.

Kako snimiti crnu rupu udaljenu milijardu svjetlosnih godina

11. veljače 2016. @ 19:30

Prethodni tjedan isprva potiho, a onda sve glasnije počelo se šuškati da nas danas čeka objavljivanje velike vijesti u vezi gravitacijskih valova. Dok pišem ovu kolumnu u pozadini slušam tehnički dio izvještaja - onaj dosadni dio koji slijedi nakon što se objavi probavljivi dio za novinare. Kad kažem probavljivi ne mislim to u nikakvom lošem smislu, jednostavno se radi o specijalističkom izvještaju koji je nama znanstvenicima zanimljiv jer je prepun statističkih detalja i fizikalnih parametara.



Slika 1

Bili su u pravu, radi se o uistinu velikom otkriću. Dvije crne rupe, svaka je imala 30 sunčevih masa, sudarile su se u dijelu svemira koji je od nas udaljen malo više od milijardu svjetlosnih godina i poslale nam potpis sudara (Slika 1). Da, radi se o događaju koji se desio pred upravo toliko godina i signal je putovao svo ovo vrijeme do nas. Ništa se u svemiru ne širi brže od svjetlosti. Kako je ta brzina svjetlosti u vakuumu nepromjenjiva služimo se njome da izrazimo velike udaljenosti. Npr. Mjesec je udaljen jednu svjetlosnu sekundu, a Sunce 8 svjetlosnih minuta. Pomnožite to vrijeme s brzinom svjetlosti i imate njihovu udaljenost u metrima. Ogromni su to brojevi i teško shvatljivi kroz svakodnevno iskustvo. Upravo je zato fascinantno da imamo sposobnost detekcije tako udaljenih događaja.Uređaj koji je izmjerio postojanje gravitacijskog vala zove se aLIGO ili advanced LIGO (Slika 2). Taj napredni lasersko interferometrijski opservatorij gravitacijskih valova sastoji se zapravo od dva identična uređaja udaljenih više od 3000 km na suprotnim obalama USA. Na njima radi tim od oko 1000 znanstvenika koji koriste interferencijske uzroke dobivene pomoću lasera. Fotografi su obično dobro upoznati s ponašanjem elektromagnetskih valova posebno u svjetlosnom dijelu spektra, pojmovi poput intenziteta, polarizacije itd… njima su svakodnevnica tako da neću ulaziti u tehničke detalje. Ovdje se radi jednostavnom uzorku koji dobivamo pomoću dvije laserske zrake. Uređaj pušta laserske zrake u dva tunela koja su postavljena okomito jedan na drugog. Zašto je takav postav potreban?



Slika 2

Gravitacijski valovi nastaju kada mase ubrzavaju relativno jedna u odnosu na drugu. Slično nastaju i elektromagnetski valovi, imamo ubrzanje električnih naboja. Masa je gravitacijski naboj. Kada bi jako intenzivan gravitacijski val došao do vas njegovo djelovanje osjetili bi na ovaj način: prvo bi vas izdužio, a nakon toga skupio. Jednostavnije rečeno, jedan tren više biste izgledali poput Stana, drugi poput Olivera iz popularnog komičarskog dueta (Slika 3).



Slika 3

Vratimo se sada postavu lasera. Spomenuta okomitost je potreba iz navedenog razloga. Skupljanje i širenje prostor-vremena najbolje će se detektirati u interferencijskom uzorku tako postavljenih lasera. No, sada bi me mogli prekinuti i reći: ali jedna milijarda svjetlosnih godina! Koliko je to uopće moglo stisnuti i rastegnuti prostor-vrijeme! I bili bi potpuno u pravu, efekt je nevjerojatno mali. Toliko mali da ga je teško izraziti pomoću svakodnevnih usporedbi. Trebala su desetljeća i trud velikog broja znanstvenika i drugih stručnjaka da bismo dostigli toliku tehnološku razvijenost da možemo ukloniti sve izvore šumova i osluhnuti šapat gravitacijskih valova u svemiru. S ovim otkrićem otvaramo novu eru fotografiranja ekstremnih događaja u svemiru. Da vam dam osjećaj koliko ekstremnih, reći ću vam da je energija koja se oslobodila u tom spajanju crnih rupa veća od energije svjetlosti svih zvijezda u vidljivom svemiru. Još je zabavnija činjenica da očekujemo opažanje nekoliko takvih događaja u godini.