„A téridő fodrai”


Két egymás körül keringő fekete lyuk gravitációs hullámainak ábrázolása. [Kép: T. Carnahan (NASA GSFC)]
Waves on Space-time

A fizikusok a gravitációs hullámokat a „téridő fodrainak” is nevezik, ahol a téridő a három megszokott térdimenzión kívül az időt is tartalmazza. A relativitáselmélet nagyon pontosan leírja a gravitációt ebben a négydimenziós világban. Mivel 4 dimenziót nehéz elképzelni, ezért a teret gyakran egy gumilepedővel szemléltetjük. Einstein állítása szerint a gravitációt a téridő (modellünkben a gumilepedő) görbülete okozza. Ha ezen a felületen nincs tömegpont, amely behorpasztaná, akkor a téridő sík lesz, és ha ezen a sík téridőn elgurítunk egy golyót, az egyenes vonalban fog mozogni. De ha a gumilepedőn egy nagy tömeg helyezkedik el, az horpadást kelt a felületen, és a felület görbülete eltéríti az elgurított golyót az egyenes pályáról e tömegpont felé. Az eredmény ugyanaz, mintha tömegvonzás lépne fel a két tömeg között. A tömegek elhelyezkedésének bármilyen megváltozása tovaterjedő fodrokat kelt a felületen, melyek a gravitációs tér változásának, vagyis a gravitációs hullámoknak felelnek meg.

A gravitációs hullámok forrásai a mozgó tömegpontok, ugyanúgy, ahogy az elektromágneses hullámokat a mozgó töltések keltik. Mivel azonban a gravitáció a négy alapkölcsönhatás közül a leggyengébb (a másik három az elektromágneses, az erős és a gyenge magerő), ezért a gravitációs hullámok rendkívül gyengék. Egy erős gravitációs hullám 10-18 méter nagyságrendű elmozdulást okoz. Ez 1000-szer kisebb, mint egy proton átmérője! Ilyen energiájú hullámokat csak hatalmas tömegű és nagy gyorsulású rendszerek tudnak kelteni, például két egymás körül keringő, rövidesen összeolvadó fekete lyuk. Az ilyen rendszerek pedig a közelünkben ritkák, ezért sok fényévnyi távolságból kell majd észlelnünk azokat. A gravitációs hullámok keresése során tehát azokat a parányi hatásokat próbáljuk észlelni, melyeket az univerzum mélyének nagy energiájú asztrofizikai rendszerei keltenek.




» Következő: Gravitációshullám-források