Hlavní stránka > Gravitační vlny

Gravitační vlny

Banner -

Základní kámen k poznání prostoročasu položil v roce 1873 skotský fyzik James Clerk Maxwell. Na jeho práci navázal Albert Einstein. V roce 1905 zformuloval speciální teorii relativity a v roce 1916 obecnou teorii relativity, čili teorii gravitace. Americký astrofyzik a relativista John Wheeler popsal překrásně interakci prostoru, času a hmoty plynoucí z Einsteinovy obecné teorie relativity tak, že „hmota říká prostoru a času jak se mají zakřivit, zatímco prostor a čas říkají hmotě, jak se má pohybovat“. V přírodě existují čtyři základní interakce - silná, slabá, elektromagnetická a gravitační. Albert Einstein se do konce života snažil svoji teorii gravitace spojit s teorií elektromagnetickou, čili spojit makrosvět s mikrosvětem a vytvořit obecnou jednotnou teorii všeho. Nicméně to se mu nepodařilo a dodnes máme v podstatě dva standardní modely popisující fungování vesmíru, jeden pro velké objekty a druhý pro malé. Po druhé světové válce se však podařilo vytvořit několik průlomových teorií vysvětlujících některé základní přírodní zákonitosti. V roce 1948 formuloval Richard Feynman svoji „neobyčejnou teorii světla a látky“ (elektromagnetická interakce), v roce 1967 publikoval Steven Weinbeg teorii sjednocení slabé a elektromagnetické interakce a poslední velká teoretická práce přišla v roce 1974 a pojednává o sjednocení silné a slabé interakce. Vznikl tak tzv. standardní model mikrosvěta. Od té doby žádná nová velká fundamentální teorie nepřišla, nicméně velký úspěch byl zaznamenán v oblasti pozorování a experimentu, kde byly bezezbytku potvrzeny stávající teorie. Příkladem může být detekce Higgsova bosonu, který byl předpovězen v roce 1964, pozorován v roce 2012 a Nobelova cena za něj byla udělena v roce 2013, nebo gravitační vlny, které byly předpovězeny Einsteinem v rámci obecné teorie relativity v roce 1916, detekovány v roce 2015 a následně oceněny Nobelovou cenou v roce 2017.

Albert Einstein věděl, jak vypadají elektromagnetické vlny a připadlo mu přirozené, že by měly existovat i gravitační vlny. Z teorie plyne, že stejně jako vlna elektromagnetická i gravitační vlna je příčná a kmitá ve směru kolmém na směr šíření. Stejně jako elektromagnetická vlna má dva vektory na sebe kolmé, tak i gravitační vlna má dvě polarizace, avšak skloněné vůči sobě o 45°. Einstein věděl, že jeho řešení gravitačních vln není zcela přesné a snažil se najít exaktní řešení. Navrhl však řešení obsahující singularitu, na základě kterého začal sám pochybovat o smysluplnosti svého vlastního řešení. Einsteinova velikost však spočívá také v tom, že svůj původní závěr opravil na základě práce Howarda Robertsona, který ukázal, že teorie gravitačních vln má i přes výskyt singularity smysl.

Teoreticky můžeme gravitační vlny vysílat i my sami, například když zatočíme rukou, ovšem takovéto vlny jsou zanedbatelně slabé. Stejně tak neobyčejně slabé jsou i gravitační vlny, které vytváří naše Země při oběhu kolem Slunce. Proto se nemusíme bát, že bychom se z důvodu úbytku energie odnášené gravitačními vlnami postupně po spirále zřítili do Slunce. Měřitelné jsou pouze takové vlny, které vznikají kolem velmi hmotných a rychle obíhajících těles, jako jsou například černé díry, nebo neutronové hvězdy. V šedesátých letech byly navrženy experimenty pro detekci gravitačních vln. Průkopníkem v této oblasti byl Joseph Weber. V roce 1972 se mu podařila zaznamenat jediná koincidence, která se však již nikdy nezopakovala. Dnes se soudí, že relativní citlivost jeho aparatury byla nedostatečná. Stejně tak proběhla snaha o nepřímou detekci reliktních gravitačních vln z raného vesmíru na observatoři BICEP na jižním pólu v roce 2014. Srovnání s měřením sondy Planck však také gravitační vlny nepotvrdilo. A tak první, skutečně prokazatelná detekce gravitačních vln, byla učiněna až v roce 2015 na superpřesné interferometrické aparatuře LIGO. Od předpovědi existence gravitačních vln uplynulo téměř sto let… V současné době pracuje vedle amerického experimentu LIGO rovněž evropská observatoř VIRGO. Detekce gravitačních vln je disciplína, která přesahuje hranice států, kontinentů i vědeckých oborů. Pod každou publikací průchodu gravitační vlny jsou podepsány stovky vědců a odborníků. Vyvíjí se také nové aparatury a způsoby detekce. Dnes už je zaznamenáno 11 průchodů gravitačních vln a další budou nepochybně následovat. Stojíme na prahu nové éry astronomie. Doposud zkoumali astronomové vesmír v různých oborech elektromagnetického záření a pomocí různých částic přicházejících z kosmu. Dnes můžeme díky gravitačním vlnám sledovat přímo záhyby prostoročasu. Kam nás tato cesta zavede a jaké báječné objevy nás čekají, můžeme jen hádat.

prof. Jan Novotný - rovnice

Ve své přednášce nás nechal prof. RNDr. Jan Novotný, CSc. nahlédnou také trošku pod pokličku vědecké práce relativistického fyzika.

 

Přednáška

Bylo toho mnohem více, o čem nám prof. Jan Novotný ve své přednášce vyprávěl, než se vejde do tohoto článku. Přestože téma nebylo úplně jednoduché, přednáška byla neobyčejně zajímavá a těšila se zaslouženému zájmu.

 

Lunární korona

Po přednášce následovalo pozorování hvězdné oblohy. Během večera se začalo zatahovat a kolem Měsíce se vykreslila krásná barevná lunární korona vznikající ohybem bílého světla na kapičkách vody v oblaku.

 
{"prihlaseny":0,"jazyk":"1","povinne":"Povinn\u00e1 polo\u017eka","neopravnen":"Nem\u00e1te opr\u00e1vn\u011bn\u00ed k proveden\u00ed po\u017eadovan\u00e9 operace. Ov\u011b\u0159te jestli je va\u0161e p\u0159ihl\u00e1\u0161en\u00ed st\u00e1le aktivn\u00ed a sv\u00e1 p\u0159\u00edstupov\u00e1 pr\u00e1va.","ok":"OK","storno":"","ano":"Ano","ne":"Ne"}
http://www.hvezdarnapv.cz/
http://www.hvezdarnapv.cz/gravitacni-vlny
Během minut dojde k vašemu automatickému odhlášení ze systému. Potřebujete více času?
Z důvodu dlouho trvající nečinnosti jste byl automaticky odhlášen ze systému