Elképesztő: el lehet látni egészen az ősrobbanásig

A gravitációs hullámok léte tudományos bizonyossággá vált

Egy nemrég publikált új kutatás rámutat, hogy a „téridő fodrozódásai", vagyis a gravitációs hullámok felfedhetik az univerzum hajnalának, az ősrobbanás utáni pillanatoknak és az idő kezdetének a titkait. Az elméleti fizikusok szerint ezekről az ősi gravitációs hullámokról a nukleáris fúziós reaktorok segítségével is sok mindent megtudhatunk itt, a Földön.

Ma is létezhetnek az idő megszületésekor keletkezett gravitációs hullámok

Egy nemrég közzétett új tanulmányban a fizikusok olyan egyenleteket állítottak fel, amelyek megmutatják az elektromágneses hullámok mozgását a plazmában, lehetővé téve a gravitációs hullámok és az anyag kölcsönhatására vonatkozó elmélet megalkotását,

amellyel képet kaphatunk az idő keletkezésének legkorábbi pillanatairól.

A 13,8 milliárd éve bekövetkezett ősrobbanás után - a világegyetem és a téridő keletkezésekor-, az univerzumot átjárta a forró, ultrasűrű ősplazma, amely erőteljes gravitációs hullámokat bocsátott ki a kozmoszba.

Az ősrobbanás művészi ábrázolása Forrás: Solar Story

Ezek az ősi gravitációs hullámok az egész univerzumban elterjedtek, és a nyomaik ma is kimutathatók, ami lehetővé teszi az anyag és a gravitációs hullámok egymásra gyakorolt kölcsönös hatásának az idő kezdetén keletkezett vizsgálatát. Ha e nyomok segítségével visszafelé haladunk az időben, sokkal megbízhatóbb képet kaphatunk az univerzum legkorábbi korszakáról.

A gravitációs hullámok művészi illusztrációja. Forrás: https://www.newscientist.com/article/2305911-strange-gravitational-wave-echoes-may-let-us-probe-dark-matter/

"Közvetlenül ugyan nem láthatjuk a korai univerzumot, de talán közvetetten igen, ha megnézzük, hogy az akkori gravitációs hullámok hogyan befolyásolták az anyagot és a ma is megfigyelhető sugárzást" - nyilatkozta Deepen Garg, a Princeton Egyetem plazmafizikai programjának végzős hallgatója, és a tanulmány vezető szerzője.

Hatalmas anyagmozgás keletkeztette az ősi gravitációs hullámokat

Albert Einstein 1916-ban publikált általános relativitáselmélete jósolta meg először a gravitációs hullámok létét, mint a téridő görbületének hullámszerűen terjedő megváltozásait. Einstein elméletében a gravitáció a téridő görbületének a következménye, ami egyszersmind a határtalan univerzum végességének is a legfőbb bizonyítéka.

Albert Einstein alkotta meg az általános relativitáselméletet, illetve a téridő fogalmát Forrás:Popper Foto/Getty Images

A gravitációs hullámokat csaknem egy évszázaddal az einsteini általános relativitáselmélet közzététele után,

2015-ben sikerült először közvetlenül is kimutatni,

így ezek létezése ma már nem hipotetikus feltevés, hanem tudományosan bizonyított tény. Mostanáig az asztrofizikusok olyan detektorokat használtak a gravitációs hullámok kimutatására, mint amilyen a Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) amellyel a fekete lyukak ütközésekor keletkező hullámokat tudják megfigyelni.

A LIGO kutatója az egyik mikrohullámfrekvencia-mérő tükrét vizsgálja Forrás: MATT HEINTZE/CALTECH/MIT/LIGO LAB

Egyébként ezek a kozmikus kataklizmák generálják a legerősebb gravitációs hullámokat, amelyek az ütközési tartományból a csillagköz, vagy intergalaktikus tér vákuumában jutnak el a Földre, vagyis a asztrofizikusoknak csak az üres téren áthaladó hullámok fizikáját kell modellezniük ezek leírására.

Az univerzum és a téridő keletkezésének pillanata még mindig sok titkot rejt Forrás: NASA

Amikor az univerzum még csak a „csecsemőkorát" élte, hatalmas mennyiségű anyag mozgott gravitációs hullámokat generálva, amelyek az ősplazmán át terjedtek, és amik kölcsönhatásba léptek a hullámokkal, megváltoztatva az alakjukat és a terjedési irányukat is.

Fontos lépés az idő keletkezésének megfejtésében

Annak kiszámításához, hogy az ősplazma hogyan befolyásolhatta az ősi gravitációs hullámokat, Garg és kollégája, Ilya Dodin gondosan elemezte Einstein általános relativitáselméletének az egyenleteit, amelyek leírják, hogyan változik a tér geometriája, ahogy az anyag áthalad rajta. Az anyag fizikai tulajdonságaira vonatkozó bizonyos leegyszerűsítő feltevések mellett így ki tudták számítani, hogyan hatnak egymásra a gravitációs hullámok és az anyag.

A gravitációs hullámok léte tudományos bizonyossággá vált Forrás: NASA

Garg és Dodin az egyenleteik egy részét az elektromágneses hullámok plazmában való terjedésére alapozták. Ez a folyamat azonban nem csak a csillagok belsejében megy végbe,

hanem a földi fúziós reaktorokban is ugyanez a folyamat játszódik le.

"A plazmahullámú gépeket alapvetően a gravitációs hullámok problémájára állítottuk be" – mondta el Deepen Garg a Live Science tudományos portálnak. Bár a tudósok fontos lépést tettek a gravitációs hullámok és az ősplazma egymásra gyakorolt mérhető hatásainak matematikai modellezésére, de még így is sok munkájuk akad.

Európai Űrügynökség, ESA Forrás: ESA

A kutatóknak további, még pontosabb és részletesebb számításokat kell elvégezniük ahhoz, hogy jobb képet kapjanak arról, hogyan is néznek ki ma ezek az univerzum és az idő kezdetéről származó ősi gravitációs hullámok. A tanulmányt a The Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. tudományos szaklapban tették közzé.