Kezdődik a gravitáció-vadászat

Megkezdődött a gravitációs hullámok kimutatását célzó adatgyűjtés a LIGO mérőrendszerrel az Egyesült Államokban.

A LIGO rendszer

Nagyobb hullámhosszakon többféle kozmikus esemény észlelése remélhető. Sikerült olyan érzékeny berendezéseket építeni, amelyek képesek egy "közeli", a Tejútrendszerben lezajló szupernovarobbanás észlelésére. Az Egyesült Államokban megépített LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory - lézer interferometriás gravitációs hullám obszervatórium) rendszerben egymástól háromezer kilométerre telepítettek két azonos észlelőt, az egyiket Louisiana, a másikat pedig Washington államban. Az építés 1996-ban kezdődött, a berendezések 2000-re lettek készen, azóta a rendszer beállítása zajlott és próbaméréséket végeztek. A rendszer kiépítése közel 300 millió dollárba került.

Mindkét mérőrendszer két egymásra merőleges, egyenként 4 km hosszú, 1,2 méter átmérőjű csőböl áll, a csövekben lézerfény halad, majd a cső végén visszaverődik egy tükörről. A két csőben oda-vissza verődő fénynyaláb egymással találkozva interferál, az összeadódó hullámok kioltják ill. erősítik egymást, bonyolult mintázatot, interferencia képet alakítanak ki. A fény által befutott távolság legkisebb megváltozására ez az interferencia-kép megváltozik. A kutatók arra számítanak, hogy a gravitációs hullámok hatására az egyik 4 kilométeres cső parányit megnyúlik, a másik pedig összehúzódik és a fényút parányi megváltozása kimutatható lesz. (A parányi szó itt elképzelhetetlenül kicsit jelent: a rendszer az atommagot alkotó részecske, a proton átmérője ezredrészének megfelelő elmozdulást képes kimutatni.) A mérések során csak azt tekintik gravitációs hullám jelének, ha mindkét rendszer egyszerre jelez, így zárják ki a véletlen hibákat.

Európában is épülnek lézer interferometriás rendszerek. Hamarosan egy német-olasz együttműködésben épített, a LIGO-hoz hasonló, 3 km karhosszúságú lézer-interferenciás mérőrendszer kezdi meg az adatgyűjtést Pisa közelében. Hannover közelében sikeresen zárultak le a GEO 600 nevű rendszer első részegységének próbái. A Föld egymástól távoli pontjain működő mérőrendszerek adatainak összevetéséből meghatározhatják majd a gravitációs hullámok érkezésének irányát is.

A földi rendszereket égiek követik majd. Remélhetően tíz éven belül napkörüli pályára állítják a LISA rendszer 4 űrszondáját (LISA: Laser Interferometer Space Antenna - lézer interferométer urantenna), a LISA a mai LIGO rendszernél jóval kifinomultabb, pontosabb észleléseket tesz majd lehetővé. A földi interferométer 4 kilométeres karjával szemben az űrbeli interferométer karja 5 millió kilométeres lesz, ilyen távol lesz egymástól két űrszonda. A LISA programban az alacsony (tized - tízezred hertz) frekvenciájú gravitációs hullámokat keresik. Ezeket a Földön nem tudjuk észlelni, viszont éppen ilyen jelekre lehet számítani, ha két galaxis összeütközésekor a közepükön elhelyezkedő óriás fekete lyukak eggyé olvadnak.

Jéki László