W ślad za ostatnimi wiadomościami, że astronomowie w końcu wykryli kosmiczny boom zderzających się gwiazd neutronowych, pomiary łączenia się czarnych dziur mogą wydawać się czymś w rodzaju starego kapelusza.
Może i poszliście dalej, ale naukowcy wciąż przeglądają dane zebrane po tych poprzednich przełomowych grzmotach. Teraz dwa zespoły fizyków wykorzystały dane pochodzące z różnorodności fal grawitacyjnych, aby zawęzić szacunki dotyczące tego, jak szybko naszym zdaniem porusza się grawitacja, i choć ich wyniki nie są szokujące, są dziwnie pocieszające.
Kilka wieków temu Isaac Newton zakładał, że siła grawitacji jest natychmiastowa; twierdzenie to obalił później Albert Einstein, argumentując, że siła ta porusza się z prędkością światła.
Podążając za rozumowaniem Einsteina, przestrzeń nie jest tylko pustą sceną, po której porusza się materia, ale sama jest głównym aktorem. Masa oddziałuje na samą strukturę przestrzeni, zakrzywiając czas i odległość w taki sposób, że obiekty przyspieszają względem siebie.
Tak jak prędkość bezmasowej cząstki światła w próżni jest ograniczona przez górną granicę prędkości Wszechświata, tak samo bezmasowe zniekształcenia czasoprzestrzeni byłyby energią pędzącą z maksymalną prędkością.
Albo, aby być bardziej precyzyjnym, grawitacja porusza się z prędkością 299,792,458 metrów na sekundę, szybkość, którą możemy po prostu nazwać c.
Oczywiście byłbyś głupcem, gdybyś postawił się przeciwko Mr. Ogólnej Względności, ale dobra nauka wymaga, by nawet geniusze byli sprawdzani pod kątem rzeczywistości.
I pomimo bycia intymnym z silnym uściskiem Ziemi, siła grawitacji jest trudna do zmierzenia.
„Do czasu pojawienia się astronomii fal grawitacyjnych nie mieliśmy sposobu na bezpośredni pomiar prędkości grawitacji”, powiedział Neil Cornish, fizyk z Montana State University, w wywiadzie dla Phys.org.
Liczby są dość szalone.
Jak obiekty dziesiątki razy masywniejsze od naszego Słońca orbitują wokół siebie tysiące lat świetlnych od nas, tracą energię, powodując falowanie przestrzeni. W tej ostatniej chwili przed ostatecznym zderzeniem, wysiłek ten równa się 10-krotnej ilości energii wylewającej się z każdej gwiazdy we Wszechświecie.
Dmuchanie w umysł? Zanim do nas dotrze, każda fala jest dziesięć tysięcy razy mniejsza od protonu i przechodzi w ciągu zaledwie jednej piątej sekundy. Polegamy na sieci wiązek świetlnych o długości 4 kilometrów (2,5 mili) ułożonych pod kątem prostym, aby dostrzec te charakterystyczne zniekształcenia.
W praktyce może to wszystko wydawać się proste, ale technologia stojąca za detektorami – godna Nagrody Nobla – jest tak nowoczesna, jak to tylko możliwe.
Rosnąca pula danych zebranych przez te detektory otwiera naukowcom na całym świecie drogę do poszukiwania dowodów na wszystko, od ukrytych wymiarów po podstawowe właściwości przestrzeni.
„Prędkość grawitacji, podobnie jak prędkość światła, jest jedną z fundamentalnych stałych we Wszechświecie” – mówi Cornish.
Poprzez porównanie dokładnego czasu, w jakim fale grawitacyjne uderzają w różne obserwatoria na całym świecie, naukowcy mogą uzyskać dobre wyobrażenie o ogólnej prędkości fali.
Zespół naukowców Cornisha połączył czasy pierwszych trzech detekcji, aby zawęzić prędkość fal do przedziału 55-142 procent c.
Jeśli wystarczająca liczba detektorów będzie sprawna, metoda ta może zostać wykorzystana do obliczenia tej wartości z dokładnością do 1 procenta c poprzez pomiar kolejnych pięciu fal grawitacyjnych.
Zanim zaczniesz zaznaczać dni w swoim kalendarzu, inny zespół złożony z małej armii fizyków wykorzystał wybuch promieniowania gamma przechwyconego w wyniku zderzenia gwiazd neutronowych w zeszłym miesiącu, aby przedstawić własne oszacowanie.
Jego metoda była nieco bardziej precyzyjna.
Ok, dużo bardziej precyzyjna.
Odkryli oni, że różnica pomiędzy błyskawicą wybuchu promieniowania gamma a grzmotem fali grawitacyjnej była niezwykle bliska – w granicach -3 x 10^-15 i 7 x 10^-16 c. Wystarczająco blisko, by nazwać to remisem.
By być sprawiedliwym, poprzedni zespół nie mógł przewidzieć zderzenia gwiazd neutronowych, więc czapki z głów dla nich za pójście starą szkołą. Posiadanie wielu metod prowadzących do podobnych wniosków również daje nam pewność, że jesteśmy na dobrej drodze, a to jest cholernie fajne.
Te badania zostały opublikowane tutaj i tutaj.
Więcej informacji na ten temat można znaleźć tutaj.