Zmarszczki wszechświata

Z tym marszczeniem jest od razu problem. Wokół nas wiele rzeczy może mieć zmarszczki. Fale na wodzie wyglądają jak zmarszczki, pognieciona czy poskładana kartka papieru także wygląda jak pomarszczona. Tak samo zresztą jak na przykład plisowana spódnica. Ale wszystkie zmarszczki, które nas otaczają, występują na powierzchniach płaskich. Są w pewnym sensie dwuwymiarowe. Tymczasem fale grawitacyjne dotyczą trzech wymiarów. Ich zarejestrowanie to wyzwanie nie tylko technologiczne, ale przede wszystkim intelektualne. Jak wyobrazić sobie coś, czego nigdy nikt nie zobaczył? Czego po prostu wokoło nas nie ma?

Tłuszcz na wodzie

Najłatwiej chyba wrócić do dwóch wymiarów i spróbować zrobić analogię. Gdy na płaskiej powierzchni, na przykład tafli wody, znajdzie się kilka obiektów, powiedzmy oczek tłuszczu, te nie będą zmieniały swoich kształtów. Nie powinny też zmieniać swojego położenia. Co innego, gdy pojawi się jakaś fala. Takie zaburzenie (zmarszczka), poruszając się, natrafi w końcu na wspomniane oczka tłuszczu. Gdy przez nie przejdzie, oczka nie tylko zmienią swoją pozycję, ale także kształt i rozmiar. Ale to tylko chwilowa sytuacja. Gdy fala przejdzie, wróci spokój, wróci poprzedni kształt obiektów i poprzednia ich pozycja. My, wszystko, co nas otacza, Ziemia, ba, cały wszechświat jest zanurzony w przestrzeni, przez którą cały czas przebiegają fale. Nie tylko elektromagnetyczne (np. światło), ale także znacznie bardziej subtelne, czyli fale grawitacyjne. Skąd ich nazwa? Powstają w czasie największych kataklizmów kosmicznych. W wodzie fale mogą powstać, gdy do zbiornika wrzucimy kamień.

W kosmosie takim kamieniem wytwarzającym fale jest szybka przemiana materii w energię. W 1974 r. dwaj amerykańscy radioastronomowie (Joseph Taylor i Russel Hulse), obserwując krążące wokół siebie gwiazdy (PSR1913+16), stwierdzili, że układ powoli traci swoją energię, tak jak gdyby wysyłał fale grawitacyjne. Mimo że samych fal nie zaobserwowano, za pośrednie potwierdzenie ich istnienia autorzy dostali w 1993 r. Nagrodę Nobla. Było to kilkadziesiąt lat po pierwszych próbach eksperymentalnego wykrycia zmarszczek przestrzeni. W latach 60. XX wieku próbował je zarejestrować amerykański fizyk Joseph Weber. Budowane przez niego aluminiowe cylindry obłożone detektorami niczego jednak nie wykryły.

Fale na biegunie

Tym razem się udało. Zaledwie kilka dni temu naukowcy z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics ogłosili, że dzięki obserwacjom umieszczonego na biegunie południowym teleskopu BICEP (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization) udało im się zarejestrować zmarszczki przestrzeni. Dane należy powtórnie przeanalizować, inne zespoły naukowców powinny sprawdzić ich prawidłowość, ale już dzisiaj środowisko kosmologów i fizyków jest mocno poruszone publikacją, na temat odkrycia która ukazała się w „Nature”.