Fale grawitacyjne

Uważał jednak, że efekt ten jest tak niewielki, że z pewnością nigdy nie uda się go wykazać. Był to błąd. Podróż przez sto lat badań, aż do największego przełomu w fizyce tego tysiąclecia.

1916

Istnienie fal grawitacyjnych

Albert Einstein opublikował artykuł zatytułowany „Przybliżone zintegrowanie równań pola grawitacyjnego”. W tekście tym po raz pierwszy przewidział istnienie fal grawitacyjnych. Wyprowadził je z równań swojej ogólnej teorii względności, którą opublikował w 1915 roku.

1918

Nowe formuły

Albert Einstein sformułował wzór opisujący rozprzestrzenianie się fal grawitacyjnych, który do dziś jest uznawany w środowisku naukowym za aktualny i praktycznie niezmieniony.

1936

Czy fale grawitacyjne istnieją, czy nie?

Einstein zaczyna wątpić w słuszność swojej teorii. Wspólnie ze swoim współpracownikiem Nathanem Rosenem pisze artykuł, w którym twierdzą, że obalają istnienie fal grawitacyjnych. Recenzent wykrywa błąd w ich rozumowaniu; artykuł zostaje ostatecznie opublikowany z zupełnie innymi wnioskami. Pozostają wątpliwości, czy fale grawitacyjne istnieją, czy też nie.

Einstein zaczyna wątpić w słuszność swojej teorii. Wspólnie ze swoim współpracownikiem Nathanem Rosenem pisze artykuł, w którym twierdzą, że obalają istnienie fal grawitacyjnych. Recenzent wykrywa błąd w ich rozumowaniu; artykuł zostaje ostatecznie opublikowany z zupełnie innymi wnioskami. Nadal pozostają wątpliwości, czy fale grawitacyjne istnieją, czy też nie.

1957

„Sticky Bead” – eksperyment myślowy

W Chapel Hill w Karolinie Północnej odbywa się międzynarodowa konferencja poświęcona teorii względności Einsteina. W centrum uwagi znajduje się słynny eksperyment myślowy Richarda Feynmana „Sticky Bead”. W nim fizyk opisuje wpływ fali grawitacyjnej na kulkę, która porusza się w górę i w dół na patyku, wytwarzając przy tym ciepło w wyniku tarcia. Naukowcy dochodzą do wniosku, że fale grawitacyjne muszą istnieć.

1960

Fizyk Joseph Weber podejmuje pierwsze próby wykrycia znikomych skutków działania fal grawitacyjnych.

1969

Czy udało się to udowodnić?

Weber ogłasza, że udało mu się wykryć fale grawitacyjne. Wiadomość ta wywołuje ogromne poruszenie i skłania naukowców z całego świata do przeprowadzenia kolejnych eksperymentów. Żadne z tych badań nie potwierdziło jednak odkrycia Webera.

1974

Wykrywanie pośrednie

Dwóch amerykańskich astronomów, Joseph Taylor i Russel Hulse, udaje się pośrednio wykryć fale grawitacyjne: zauważają oni, że czas obiegu dwóch gwiazd skraca się niezwykle powoli, ale w sposób stały. System najwyraźniej traci więc energię. Jedynym wyjaśnieniem tego zjawiska, jakie podają naukowcy, jest promieniowanie fal grawitacyjnych.

1992

W Stanach Zjednoczonych naukowcy uruchamiają obserwatorium LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). Nowa technologia jest czterokrotnie czuła w porównaniu z wcześniejszymi systemami. Mimo to pierwsze próby wykrycia fal grawitacyjnych kończą się niepowodzeniem.

1993

Amerykańscy astronomowie Taylor i Hulse otrzymują Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za pośrednie wykrycie fal grawitacyjnych.

2015

Detektory LIGO wykrywają fale grawitacyjne

14 września 2015 r. naukowcy z obserwatorium LIGO zarejestrowali za pomocą swoich przyrządów pomiarowych decydujący sygnał z kosmosu, który powstał 1,3 miliarda lat temu. Dwie czarne dziury połączyły się ze sobą. W ostatniej fazie, trwającej krócej niż sekundę, gigantyczna czarna dziura wyemitowała fale grawitacyjne o tak dużej sile, że detektory LIGO były w stanie je wykryć na Ziemi. Naukowcy rozpoczynają analizę danych.

2016

Sensacja naukowa

Naukowcy zakończyli analizę danych. Teraz są pewni: sygnał, który odebrali w 2015 roku za pomocą detektorów LIGO, w 99,99999 procentach pochodzi z fal grawitacyjnych. To prawdziwa sensacja naukowa.

2019

Sygnały z odległości 520 milionów lat świetlnych

Międzynarodowa sieć detektorów fal grawitacyjnych zarejestrowała drugi sygnał pochodzący ze zderzenia gwiazd neutronowych. Detektory LIGO w Livingston i Virgo zidentyfikowały sygnał o oznaczeniu GW190425, zarejestrowany 25 kwietnia 2019 r., jako „zdarzenie o wysokim znaczeniu”. Sygnał pochodzi z odległości około 520 milionów lat świetlnych, czyli z odległości czterokrotnie większej niż pierwsza fala grawitacyjna pochodząca ze zderzenia gwiazd neutronowych w sierpniu 2017 r. Naukowcy z Instytutu Alberta Einsteina w Hanowerze przyczynili się do tego odkrycia, opracowując metody wykrywania i analizy sygnału. Stworzyli oni modele fal grawitacyjnych, których można się spodziewać w przypadku zderzenia gwiazd neutronowych.

2020

Sygnał jak żaden dotąd

Oczekiwania badaczy fal grawitacyjnych spełniły się: wykrywanie fal grawitacyjnych stało się już częścią ich codziennej pracy. Teraz jednak opublikowali sygnał, jakiego jeszcze nigdy wcześniej nie widzieli: GW190412 po raz pierwszy pokazuje, jak łączą się ze sobą dwie czarne dziury o bardzo różnej masie – mniejsza czarna dziura o masie około ośmiokrotnie większej od Słońca zostaje pochłonięta przez większą czarną dziurę o masie około trzydziestokrotnie większej od Słońca. Obserwacja ta nie tylko umożliwia dokładniejsze pomiary właściwości astrofizycznych układu, ale także pozwala naukowcom z LIGO-Virgo potwierdzić dotychczas niesprawdzoną prognozę ogólnej teorii względności Einsteina.