Pozorování observatoře LISA Pathfinder překročila očekávání

Výsledky z prvních dvou měsíců vědeckých operací ukazuje, že dvě krychličky v srdci observatoře „padají“ volným pádem pod vlivem samotné gravitace, nerušené dalšími vnějšími silami, a to s přesností více než pětkrát vyšší, než bylo původně požadováno.

V práci publikované počátkem června v magazínu Physical Review Letters dokazuje tým observatoře Pathfinder, že oba testovací objekty jsou prakticky bez pohybu ve vztahu k sobě navzájem. Jejich relativní akcelerace je menší než jedna desetimilióntina miliardtiny zemské gravitace.

Demonstrace klíčových technologií na této misi otevírá dveře k vývoji větších kosmických observatoří schopných detekovat gravitační vlny emitované z širokého spektra exotických objektů ve Vesmíru.

Gravitační vlny, jejichž existenci před sto lety předpověděl Albert Einstein, jsou změny ve struktuře časoprostoru produkovaném zrychlením masivních těles. Pohybují se rychlostí světla.

Generovat je mohou například supernovy, neutronové binární hvězdy rotující kolem sebe navzájem nebo páry splývajících černých děr.

Ačkoliv jde o mimořádně silné objekty, fluktuace v časoprostoru jsou v době, kdy dorazí k Zemi, nesmírně drobné – jsou menší než jedna setina miliardtiny z miliardy.

K zaznamenání takto drobných změn jsou potřeba velmi sofistikované technologie a samotné gravitační vlny byly poprvé přímo detekovány teprve v září 2015. Stalo se tak s pomocí pozemního zařízení LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory).

V rámci tohoto experimentu byl zaregistrován charakteristický signál dvou černých děr, z nichž každá má hmotnosti rovnající se třicetinásobku hmotnosti našeho Slunce, který vytvořily 0,3 sekundy před tím, než se spojily do jednoho masivnějšího objektu.

Signály pozorované přístroje LIGO mají frekvenci přibližně 100 Hz, ovšem gravitační vlny pokrývají mnohem širší spektrum. Například vlny s nižšími frekvencemi vznikají při ještě exotičtějších událostech, jako je spojování dvou supermasivních černých děr.

Tyto obří černé díry mají hmotnost odpovídající miliardám Sluncí a nacházejí ve středech masivních galaxií. Když se dvě galaxie střetnou, tyto dvě černé díry splývají, uvolňují při tomto procesu značné množství energie ve formě gravitačních vln. Tento proces vrcholí v posledních několika minutách.