Gravitačná vlna

Gravitačná vlna je porucha v zakrivení (tkaniny) časopriestoru, generovaná zrýchlenými hmotami, ktoré sa šíria ako vlny smerom od ich zdroja pri rýchlosti svetla. Navrhol ich Henri Poincaré v roku 1905[1] a následne ich predpovedal v roku 1916[2][3] Albert Einstein na základe jeho všeobecnej teórie relativity.[4][5] Gravitačné vlny prenášajú energiu ako gravitačné žiarenie, formu žiarivej energie podobnú elektromagnetickému žiareniu.[6] Newtonov gravitačný zákon, ktorý je súčasťou klasickej mechaniky, neumožňuje ich existenciu, pretože tento zákon je založený na predpoklade, že fyzické interakcie sa šíria okamžite (s nekonečnou rýchlosťou) – demonštruje to jeden zo spôsobov, ako metódy klasickej fyziky nedokážu vysvetliť javy spojené s relativitou.

Gravitačná astronómia je nový odbor pozorovateľskej astronómie, ktorá využíva gravitačné vlny na zhromažďovanie pozorovacích údajov o zdrojoch detegovateľných gravitačných vĺn, ako sú dvojhviezdy zložené z bielych trpaslíkov, neutrónových hviezd a čiernych dier; a udalostí, ako sú supernovy, a formovanie raného vesmíru krátko po Veľkom tresku.

V roku 1993, Russell Alan Hulse a Joseph Hooton Taylor získali Nobelovu cena za fyziku pre objav a pozorovanie pulzaru PSR 1913+16, ktorý ponúkol prvý nepriamy dôkaz existencie gravitačných vĺn.[7]

11. februára 2016, vedecké tímy LIGO a Virgo spoločne oznámili, že uskutočnili prvé pozorovanie gravitačných vĺn. Pozorovanie sa uskutočnilo 5 mesiacov predtým, 14. septembra 2015 pomocou detektorov LIGO. Zdrojom gravitačných vĺn bola kolízia binárnej čiernej diery GW150914 s celkovou hmotnosťou cca 62 M☉.[8][9][10] Po tomto oznámení LIGO zaznamenal dve ďalšie udalosti.[11][12] V auguste 2017, LIGO a Virgo pozorovali štvrtú gravitačnú vlnu zo zlúčenia čiernych dier[13] a piatu gravitačnú vlnu z binárnej neutrónovej hviezdy.[14] V roku 2020 detegovali LIGO a Virgo signál zo spojenia binárnej čiernej diery GW190521 s celkovou hmotnosťou cca 150 M☉. Zatiaľ najhmotnejší detegovaný zdroj.[15][16]

Ďalšie detektory gravitačných vĺn sú plánované alebo vo výstavbe.[17]

V roku 2017 získali Nobelovu cenu za fyziku Rainer Weiss, Kip Thorne a Barry Barish preto, že priamo detegovali gravitačné vlny.[18][19][20]

Podľa teórie z apríla 2019 existuje efekt „gravitačno-vlnovej pamäte“ prostredia – gravitačné vlny zanechajú po prechode slabú stopu, ktorá pretrváva dlhšie a dá sa detegovať.[21]