Gravitaatioaallot

Hän piti vaikutusta kuitenkin niin vähäisenä, ettei sitä varmasti koskaan voitaisi todistaa. Virhe. Katsaus sadan vuoden tutkimukseen, joka johti tämän vuosituhannen suurimpaan läpimurtoon fysiikassa.

1916

Gravitaatioaaltojen olemassaolo

Albert Einstein julkaisee artikkelin nimeltä ”Gravitaatiokenttäyhtälöiden likimääräinen integraatio”. Siinä hän ennustaa ensimmäistä kertaa gravitaatioaaltojen olemassaolon. Hän johtaa ne yleisen suhteellisuusteoriansa yhtälöistä, jotka hän oli julkaissut vuonna 1915.

1918

Uudet kaavat

Albert Einstein laati kaavan gravitaatioaaltojen säteilylle, jota tiedemaailmassa pidetään edelleen lähes muuttumattomana ja pätevänä.

1936

Onko gravitaatioaaltoja olemassa vai ei?

Einstein alkaa epäillä teoriansa paikkansapitävyyttä. Hän kirjoittaa yhdessä työtoverinsa Nathan Rosenin kanssa artikkelin, jossa he väittävät kumoavansa gravitaatioaaltojen olemassaolon. Yksi arvioija löytää virheen heidän perusteluissaan; artikkeli julkaistaan lopulta aivan erilaisilla tuloksilla. Epäilykset gravitaatioaaltojen olemassaolosta jatkuvat.

Einstein alkaa epäillä teoriansa paikkansapitävyyttä. Hän kirjoittaa yhdessä työtoverinsa Nathan Rosenin kanssa artikkelin, jossa he väittävät kumoavansa gravitaatioaaltojen olemassaolon. Yksi arvioija löytää virheen heidän perusteluissaan; artikkeli julkaistaan lopulta aivan erilaisilla tuloksilla. Epäilykset gravitaatioaaltojen olemassaolosta jatkuvat.

1957

”Sticky Bead” – ajatusleikki

Chapel Hillissä, Pohjois-Carolinassa, järjestetään kansainvälinen konferenssi Einsteinin suhteellisuusteoriasta. Keskustelun keskiössä on Richard Feynmanin kuuluisa ”Sticky Bead” -ajatuskoe. Siinä fyysikko kuvaa gravitaatioaallon vaikutusta pieneen palloon, joka liikkuu ylös ja alas kepin päällä ja tuottaa samalla kitkan avulla lämpöä. Tutkijat päätyvät siihen johtopäätökseen, että gravitaatioaaltojen on pakko olla olemassa.

1960

Fyysikko Joseph Weber tekee ensimmäiset kokeet gravitaatioaaltojen vähäisten vaikutusten todentamiseksi.

1969

Onko todistus onnistunut?

Weber ilmoitti onnistuneensa havaitsemaan gravitaatioaaltoja. Uutinen herätti suurta huomiota ja innosti tutkijoita ympäri maailmaa tekemään jatkokokeita. Mikään näistä kokeista ei kuitenkaan pystynyt vahvistamaan Weberin löytöä.

1974

Epäsuora todiste

Yhdysvaltalaiset tähtitieteilijät Joseph Taylor ja Russel Hulse onnistuvat todistamaan gravitaatioaaltojen olemassaolon epäsuorasti: he huomaavat, että kahden tähden kiertoaika lyhenee erittäin hitaasti, mutta tasaisesti. Järjestelmä menettää siis ilmeisesti energiaa. Tutkijoiden ainoa selitys tälle ilmiölle on gravitaatioaaltojen säteily.

1992

Tutkijat ottavat Yhdysvalloissa käyttöön LIGO-observatorion (laserinterferometrin avulla toimiva gravitaatioaaltojen observatorio). Uusi tekniikka on neljä kertaa herkempi kuin aiemmat järjestelmät. Ensimmäiset yritykset havaita gravitaatioaaltoja epäonnistuvat kuitenkin.

1993

Yhdysvaltalaiset tähtitieteilijät Taylor ja Hulse saavat fysiikan Nobel-palkinnon gravitaatioaaltojen epäsuorasta havaitsemisesta.

2015

LIGO-ilmaisimet havaitsevat gravitaatioaaltoja

14. syyskuuta 2015 tutkijat havaitsivat LIGO-observatorion mittauslaitteilla avaruudesta tulleen ratkaisevan signaalin, joka oli 1,3 miljardia vuotta vanha. Kaksi mustaa aukkoa oli sulautunut yhteen. Viimeisessä vaiheessa, joka kesti alle sekunnin, jättimäinen musta aukko lähetti niin voimakkaita gravitaatioaaltoja, että LIGO-ilmaisimet pystyivät havaitsemaan ne maapallolla. Tutkijat aloittavat tietojen analysoinnin.

2016

Tieteellinen sensaatio

Tutkijat ovat saaneet tietojen analysoinnin päätökseen. Nyt he ovat varmoja: signaali, jonka he havaitsivat vuonna 2015 LIGO-ilmaisimilla, on 99,99999-prosenttisesti peräisin gravitaatioaaltoista. Tieteellinen sensaatio.

2019

Signaaleja 520 miljoonan valovuoden päästä

Kansainvälinen gravitaatioaaltojen ilmaisinverkosto on havainnut toisen signaalin neutronitähtien fuusiosta. LIGO-Livingston- ja Virgo-ilmaisimet tunnistivat 25. huhtikuuta 2019 signaalin, joka sai nimekseen GW190425, ”erittäin merkittävänä tapahtumana”. Signaali tulee noin 520 miljoonan valovuoden päästä, mikä on neljä kertaa kauempana kuin ensimmäinen neutronitähtien fuusiosta peräisin oleva gravitaatioaalto elokuussa 2017. Hannoverin Albert Einstein -instituutin tutkijat ovat osallistuneet tähän löytöön kehittämällä menetelmiä signaalin havaitsemiseksi ja analysoimiseksi. He laativat malleja gravitaatioaalloista, joita fuusioituvien neutronitähtien odotetaan tuottavan.

2020

Aivan ennennäkemätön signaali

Gravitaatioaaltojen tutkijoiden odotukset ovat täyttyneet: gravitaatioaaltojen havaitseminen kuuluu nykyään heidän päivittäiseen työhönsä. Mutta nyt he ovat julkaisseet signaalin, jollaista he eivät ole koskaan ennen nähneet: GW190412 osoittaa ensimmäistä kertaa, kuinka kaksi hyvin erimassaisia mustia aukkoja sulautuu toisiinsa – pienempi musta aukko, jonka massa on noin kahdeksankertainen Auringon massaan verrattuna, nielaistaan suuremman mustan aukon toimesta, jonka massa on noin 30-kertainen Auringon massaan verrattuna. Tämä havainto mahdollistaa paitsi tarkemmat mittaukset järjestelmän astrofysikaalisista ominaisuuksista, myös antaa LIGO-Virgo-tutkijoille mahdollisuuden vahvistaa Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian aiemmin testaamaton ennuste.