Gravitační vlnové pozadí by mohlo skrývat informace o vzniku vesmíru. A mnohem víc

16. 04. 2018

Gravitační vlny Černé díry Raný vesmír

První detekcí gravitačních vln v roce 2015 se vědcům otevřela zcela nová metoda pozorování vesmíru, která doplňuje pozorování prostřednictvím elektromagnetického záření. Pomocí gravitačních vln se astronomům už povedlo identifikovat kolize velkých těles ve vesmíru jako jsou černé díry nebo neutronové hvězdy. Se zpřesňujícími se měřeními by mohli také pozorovat tzv. gravitační vlnové pozadí (gravitational wave background), které prostupuje vesmírem a obsahuje drobné deformace časoprostoru způsobené dávnými a vzdálenými událostmi z počátků vesmíru.

Kolize černých děr podle gravitačních vln

Doposud detekované kolize černých děr (listopad 2017). Vertikální osa ukazuje masu objektů, které do kolize vstupovaly a vystupovaly. U druhé kolize zleva s tečkovanými obrysy se jedná o kolizi neutronových hvězd.

Image credit:

Gravitační vlnové pozadí je zatím teoretický koncept, který se tak trošku podobá kosmickému mikrovlnnému pozadí, které v sobě ukrývá reliktní záření z počátků vesmíru. I šum tvořený drobnými gravitačními vlnami by mohl podobně jako elektromagnetické pozadí ukrývat pozůstatky pradávných událostí, možná i velkého třesku. Informace získané z gravitačního vlnového pozadí by nicméně pocházely z období bezprostředně po velkém třesku, zatímco kosmické mikrovlnné pozadí pravděpodobně vzniklo až 300 tisíc let po velkém třesku.

Výzkumníci z Melbournské Monash University vyvinuli simulace gravitačních signálů velkého počtu černých děr. Jejich algoritmus dokázal v těchto signálech detekovat jejich kolize a chtějí jej nyní aplikovat na reálná měření získaná z observatoře LIGO. Pomoci jim v tom má také superpočítač OzSTAR na Swinburne University of Technology. S tímto jejich postupem by chtěli v budoucnu potvrdit existenci gravitačního vlnového pozadí.

Pro dnešní observatoře gravitačních vln je však tento šum příliš slabý na to, aby jej mohly zachytit. Aktuálně nejvýkonnější observatoře gravitačních vln VIRGO a LIGO jsou v plánované odstávce a probíhají na nich vylepšení. Vědci plánují spustit vylepšené observatoře VIRGO i LIGO v tomto roce s výrazně vyšší citlivostí, zřejmě ani to však nemusí stačit pro detekci gravitačního vlnového pozadí. Budou k tomu nutné budoucí observatoře gravitačních vln a pravděpodobně jejich vzájemná spolupráce, aby bylo dosaženo dostatečné citlivosti.