Černé díry existují: poprvé byly zachyceny gravitační vlny

Před 1,3 miliardou let kdesi ve vesmíru: dvě masivní černé díry obíhající kolem sebe se srážejí, kolize uvolňuje energii odpovídající totální anihilaci tří hvězd o hmotnosti Slunce. Kataklyzmatická událost rozechvívá „předivo“ samotného časoprostoru - podobně jako kámen vhozený do rybníka vyšle vlny po jeho hladině.

Dějství druhé, 14. září 2015: Gravitační vlny vyvolané srážkou černých děr dorazily k Zemi a rozechvívají dvojici detektorů laserové observatoře Ligo v amerických státech Washington a Louisiana. Signál přesně odpovídá tomu, jak takovou událost popisuje obecná teorie relativity formulovaná Albertem Einsteinem o sto let dříve.

Dějství třetí, 11. února 2016: Po několika měsících analýz a ověřování vědci oznamují, že byly gravitační vlny poprvé v historii skutečně zachyceny. Na tiskové konferenci doprovázené promítáním fascinujících počítačových simulací hovoří o tom, že jde o stejně významný okamžik, jako když Galileo poprvé namířil do vesmíru svůj dalekohled. Nobelova cena za tento objev může prý být udělena už letos.

Úspěšná detekce gravitačních vln totiž otevírá úplně nové „okno do vesmíru“; dosud například scházel důkaz, že v kosmu opravdu existují dvojice černých děr obíhajících jedna druhou – a vlastně i přímý důkaz existence černých děr jako takových. Hned první měření tedy znamená průlom.

Zachycení gravitačních vln předpovězených Einsteinovou obecnou teorií relativity přineslo první přímý důkaz existence černých děr. Otevírá se nový způsob výzkumu kosmu, jenž může zprostředkovat přímý pohled až k velkému třesku.

„Naslouchání“ gravitačním vlnám (časoprostor skutečně může „pulsovat“ na frekvencích slyšitelných pro lidské ucho) umožní studovat nejen známé či předpovězené úkazy - srážky černých děr či neutronových hvězd - ale možná také procesy, o kterých dosud nemáme tušení. Vlnění časoprostoru může dokonce zprostředkovat přímý „pohled“ na to, co se ve vesmíru dělo nepatrné zlomky vteřiny po velkém třesku.

Zmíněné americké detektory měří pomocí laserového paprsku změnu polohy zrcadel vyvolanou průchodem gravitační vlny. Přístroje musejí být schopny zachytit posuny o vzdálenost, která je zlomkem velikosti protonu. Ještě letos má s měřením začít pomáhat také observatoř Virgo v Itálii, což mimo jiné umožní přesnější určení polohy zdroje vlnění (vlny zachycené v září přišly ze směru, kterým dnes leží Velké Magellanovo mračno, satelitní galaxie Mléčné dráhy viditelná na jižní obloze).

Každá z černých děr, jejichž srážka vlny vyprovokovala, měla hmotnost kolem 30 Sluncí a průměr zhruba 150 kilometrů. V době srážky na Zemi existovaly jen primitivní mnohobuněčné organismy.

Zachycení ozvěny kolize (při níž se dvě černé díry změnily v jedinou) je vyvrcholením 40 let trvajícího úsilí o detekci gravitačních vln. Jak řekl během zmíněné tiskové konference jeden z přítomných vědců, o detektoru, který by to dokázal, bezpochyby přemýšlel již Albert Einstein a nejspíš by jej dokázal i navrhnout, tehdejší technologie však něco takového ani zdaleka neumožňovala.

A neumožnila to vlastně dokonce ani počátkem 21. století: americká observatoř Ligo se pokoušela zachytit gravitační vlny již v letech 2002–2010, evropská Virgo fungovala v letech 2007–2011. Úspěch se ale dostavil až poté, co byla obě zařízení odstavena a zvýšena jejich citlivost. Gravitační vlny se podařilo zaznamenat prakticky okamžitě poté, co byla vylepšená Ligo loni uvedena znovu do provozu.

Text o objevu a jeho důsledcích najdete v novém Respektu 7/2016, který vyjde příští pondělí 15. 2. 2016