Gravitační vlna

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Schéma gravitačních vln vyvolávané dvěma vzájemně obíhajícími hmotnými objekty (hvězdy, černé díry)

Gravitační vlna je fluktuace zakřivení časoprostoru, které se šíří jako vlna rychlostí světla. Jde tedy o vlny křivosti časoprostoru. Předpovězeny byly Albertem Einsteinem jako důsledek jeho obecné teorie relativity. První pozorování gravitačních vln proběhlo 14. září 2015 na americkém detektoru LIGO, i když nepřímé důkazy byly předloženy již dříve.

Zdroje gravitačního vlnění[editovat | editovat zdroj]

Gravitační vlny vznikají při vzájemném pohybu těles v gravitačním poli, jejich významnými zdroji jsou však především těsné binární systémy kompaktních hvězd v konečném stádiu jejich vývoje (černých děr, neutronových hvězd), výbuchy supernov a srážky černých děr. Zdrojem gravitačních vln tedy může být určitý nerovnoměrný pohyb hmoty, ke kterému dochází v relativně malé oblasti prostoru.

Detekce gravitačních vln[editovat | editovat zdroj]

První přímé pozorování gravitačních vln proběhlo 14. září 2015 (10:51 SEČ) v detektoru LIGO.[1] V době, kdy byl tento detektor ještě v testovací fázi. Tento detektor je tvořen dvěma rameny o délce 4 km, do nichž jsou ve vakuu vyslány dva identické laserové paprsky, které se na konci ramen odrazí od zrcadel a v místě styku se v interferometru porovnají.[2] Pokud zařízením projde gravitační vlna, délky obou ramen se nepatrně změní a paprsky se potkají fázově posunuté.[3] Zachycené gravitační vlny vznikly při srážce dvou černých děr, jejichž hmotnost se pohybovala kolem 30 a 35 Sluncí, a které byly od nás vzdáleny 1 až 1,5 miliardy světelných let. Vzhledem k malé směrovosti experimentu není možné určit, kde se uvedené černé díry nacházely.[3]

Mezi další detektory, snažící se zachytit gravitační vlny, patří např. VIRGO. Připravuje se též projekt eLISA, který by pracoval na stejném principu jako LIGO, ale nacházel by se na oběžné dráze kolem Slunce a délka jednotlivých ramen by se pohybovala kolem milionu kilometrů.[4]

Nepřímé důsledky gravitačních vlny byly pozorovány už dříve: Russell Alan Hulse a Joseph Hooton Taylor, Jr. objevili, že perioda oběhu pulzaru PSR B1913+16 kolem jeho průvodce se vlivem vyzařování gravitačních vln zkracuje v souladu s předpovědí obecné teorie relativity. Za tento objev byla v roce 1993 udělena Nobelova cena.

Odlišení gravitační vlny[editovat | editovat zdroj]

Aby bylo možné odlišit gravitační vlnu od zakřiveného pozadí, je nutno oddělit tu část křivosti, která je vyvolána vlnou, od části křivosti, která přísluší zakřivenému prostoročasu. Toto oddělení je možné pouze tehdy, je-li charakteristická vlnová délka \lambda gravitační vlny mnohem menší než charakteristický poloměr křivosti \rho prostoročasu, na jehož pozadí se vlny šíří, tzn.

\lambda\ll\rho

Vlastnosti[editovat | editovat zdroj]

Gravitační vlny přenášejí energii, která je ekvivalentní hmotnosti. Tato energie tedy opět působí jako zdroj gravitačního pole. Z toho důvodu se také budou dvě gravitační vlny při svém setkání vzájemně ovlivňovat, např. se budou rozptylovat. Tím se gravitační vlny odlišují např. od vln elektromagnetických, které nepřenášejí elektrický náboj, proto také při setkání dvou elektromagnetických vln nedochází k jejich ovlivnění (obě elektromagnetické vlny vzájemně projdou aniž by o sobě věděly).

Kosmologická konstanta by však mohla mít vliv na to, jak se šíří.[5]

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. CARPINETI, Alfredo. Gravitational Waves Have Been Detected For The First Time. IFLScience [online]. 2016-2-11 [cit. 2016-2-11]. Dostupné online.  
  2. BUSTA, David. Historický objev: Vědci poprvé zachytili gravitační vlny. Potvrdili tak Einsteinovu předpověď. Hospodářské noviny [online]. 2016-02-11 [cit. 2016-02-12]. Dostupné online.  
  3. a b LÁZŇOVSKÝ, Matouš. Čtvrtek navždy změnil náš pohled na vesmír. Vědci zachytili gravitační vlny. Technet.cz [online]. 2016-02-11 [cit. 2016-02-12]. Dostupné online.  
  4. Stránky projektu eLISA
  5. http://physicsworld.com/cws/article/news/2016/jan/21/are-gravitational-waves-being-redshifted-away-by-the-cosmological-constant - Are gravitational waves being 'redshifted' away by the cosmological constant?

Související články[editovat | editovat zdroj]

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]