Да ли су гравитациони таласи откриће нашег доба и зашто се у њима крије – печат самог почетка постојања?
Текст: Невена Грубач, Слободан Бубњевић
Научна заjедница jе средином марта уздрмана једном заиста сензационалном вешћу: први пут jе забележен доказ наглог ширења свемира коjе се десило тек делић тренутка након Великог праска. Овим открићем, уз помоћ радио-телескопа BICEP, вероватно је потврђена такозвана теорија инфлације Алана Гута. Aли то није све. До потврде се дошло захваљујући успеху лова на прве гравитационе таласе, што само за себе представља прворазредан научни догађај.
Наиме, гравитациони таласи су предвиђени Ајнштајновом Општом теоријом релативности и без сумње су један од оних космичких феномена чији лов подсећа на потрагу за белим тигровима. Гравитациони таласи би, по Ајнштајну, требало да настају увек када неко масивно тело убрзава у ткању простор-времена, исто као што приликом убрзања наелектрисане честице свако мало настају електромагнетни таласи (светлост, радио-таласи и сл.), што иначе уочавамо са лакоћом свуда око нас.
Развој астрономије је допринео да се и гравитациони таласи некако уоче. Наиме, астрономи су потврдили да заиста настају онако како је Ајнштајн предложио, тако што су, у једном чувеном истраживању, индиректно снимили гравитационе таласе који се шире док две масивне звезде круже једна око друге (Хулс Тејлор бинарни систем), за шта је 1993. додељена Нобелова награда.
Какве везе то ипак има са Великим праском? Ако гравитациони таласи увек настају на овај начин, онда су се по теорији инфлације некакви гравитациони таласи морали појавити и онда кад убрзано тело није каква масивна звезда, већ сам универзум, односно у оном изузетно кратком периоду док се по теорији свемир убрзано ширио.
Ова теорија америчког физичара Алана Гута и, упоредо, руског физичара Алексеја Старобинског, објаснила је још почетком осамдесетих година 20. века питање температурних флуктуација предлажући храбру, али у том тренутку непроверљиву идеју – како свемир није могао уједначено да се шири од самог почетка па надаље, већ да се у првим делићима секунде ширио много брзо, да се повећао за двадесет редова величине, а да је потом наставио да се шири мало умереније.
Но, није било никаквог начина да сазнамо шта се тако давно, пре 13,7 милијарди година, и то у тако кратком интервалу, заиста догодило. А онда је дошло до новог продора – „форензичари“ свемира су пронашли јасан траг гравитационог таласа који је настао „на месту злочина“.
ТРАГ У КОСМИЧКОМ ЗРАЧЕЊУ
Како уопште уловити неки гравитациони талас који је, претпоставимо ли, настао тако давно, као последица примордијалног ширења универзума?
Прва ствар која олакшпава потрагу је околност да су овакви таласи морали наставити да путују много, много након што се инфлација завршила, а свемир наставио са еволуцијом. Рецимо до 380.000 година након Великог праска, до тренутка кад је „настала“ прва светлост, то јест до тренутка кад су се „ослободили“ први фотони чије простирање по сличној логици видимо и данас.
Сведок ових времена је у науци познат још од 1964. године, кад је снимљено такозвано микроталасно позадинско космичко зрачење. Оно представља тихи одјек услова коjи су владали током древних времена нашег универзума, који можемо са лакоћом да снимимо и данас. И за који се може очекивати да носи неки траг „прадревних“ гравитационих таласа.
Космичко зрачење иначе долази из свих делова васионе подједнако распоређено. Ипак, уколико посматрамо небо оптичким телескопима, простор између звезда и галасиjа и даље ће нам деловати црно и непрозирно. Уколико желимо да детектуjемо шапат Великог праска, морамо се служити радио телескопима и тада видимо управо њу – космичку микроталасну позадину коју научници последњих деценија непрекидно проучавају.
Но, у каквој је вези ово древно зрачење са битно старијим гравитационим таласом који је Универзум испустио кад се први пут нагло увећао? Згодна околност је да се космичка микроталасна позадина може поларизовати, исто као и светлост или било које друго електромагнетно зрачење. На пример, на Земљи се Сунчева светлост расипа кроз атмосферу и поларизуjе.
Ако је тачна Гутова теорија, онда се пре 380.000 година ово зрачење могло на сличан начин расипати и уз то поларизовати на гравитационом таласу који је настао у првим делићима ширења. И онда је у њему могао остати некакав бледи траг те поларизације (космолози би је назвали Б поларизацијом), односно печат самог почетка постојања.
ЛОВ НА ГРАВИТАЦИОНИ ТАЛАС
Испоставило се да он постоји, да није уопште неухватљив и да су га људи овог марта – снимили. Астрономи са Харвард-Смитсониjан центра за астрофизику, ловили су Б поларизациjу, коjа би представљала закривљене шаблоне у поларизациjи древне светлости раног универзума (на слици горе).
У томе су и успели, и 17. марта су обjавили своjе откриће на порталу ArXivs. До овог резултата су дошли из помоћ радио инструмента BICEP (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization). То jе радио телескоп стациониран на Jужном полу, коjи се састоjи од 98 осетљивих детектора (на слици доле).
Подаци коjе jе сакупио дали су први доказ о постоjању гравитационих таласа насталих током инфлације, а самим тим и запис првих подрхтавања након Великог праска. На снимцима се јасно видело да поларизација микроталасног зрачења не прати очекивани шаблон и да се оно није поларизовало на нечему другом, већ да је до поларизације дошло на гравитационим таласима. Истраживачи са BICEP телескопа су три године проверавали овај резултат како би елиминисали све друге опције.
Сада кад је објављено, биће неопходно да се мерење потврди у још једном независном експерименту. Но, јасно је да смо близу новог, великог сазнања и потврде теорије инфлације која прича изузетно детаљну причу о најранијем Универзуму. С обзиром на то да је узгред уловљен и један тако „древан“ гравитациони талас, коцкице се сада склапају не само поводом Великог праска, већ и иза поузданог, али мистеризног лица гравитациjе.
Гравитациjа jе, поред електромагнетне, jаке и слабе нуклеарне, jедна од четири основне силе коjе владаjу у физичком свету чиjи смо и ми део. Мада њено деловање можемо непосредно осетити, тек од овог пролећа, коначно можемо рећи да се отварају врата не само за разумевање Великог праска, него и за један нови почетак разумевања саме гравитације.
