Gravitačné vlny patria k dosiaľ nejednoznačne potvrdeným predpovediam všeobecnej teórie relativity, ktorú vytvoril Albert Einstein (1879-1955). Nové pozorovania dvojice superhustých hviezd satelitom Chandra však možno najlepšie vysvetliť práve produkciou týchto vĺn.
Gravitačné žiarenie. Gravitačné vlny sú podľa Einsteina vlastne poruchy zakrivenia priestoročasu. Vyvolávajú ich v ňom pohyby hmotných telies. Presnejšie, zrýchľovanie týchto pohybov. V zásade sú pre gravitáciu tým, čím je pre elektromagnetizmus svetlo. (Obdobou častice svetla, fotónu, by mal byť gravitón.) Gravitačné vlny sa šíria rovnako rýchlo - avšak v niektorých alternatívnych teórií gravitácie iba takmer tak rýchlo - ako svetlo. Nejde o šírenie v plnom zmysle slova, "cez" priestoročas. Osciluje pri nich totiž samotný priestoročas. Gravitačné vlny prechádzajú hmotou viac-menej bez prekážky, no slabnú úmerne vzdialenosti zdroja. Pri prechode Zemou by striedavo rozťahovali a zmršťovali vzdialenosti. Hoci aj v prípade silných zdrojov iba asi o miliardbilióntinu (nula celá, dvadsať núl a jednotka). Bolo by to ako zmerať rozmery atómu vo vzdialenosti Slnka od Zeme!
Honba za grálom. Pri takom slabom signáli nečudo, že sa ich dosiaľ nikomu nepodarilo priamo zachytiť. Používali sa na to veľké kovové valce, výsledky meraní však neboli definitívne presvedčivé. Einsteinovu všeobecnú teóriu relativity prvý raz potvrdili pozorovania ohybu svetla, prechádzajúceho okolo slnečného telesa, uskutočnené počas zatmenia Slnka roku 1919. Šéf úspešného tímu, britský astrofyzik sir Arthur Eddington (1882 -1944), sa stal horlivým zástancom tejto Einsteinovej teórie. No vo veci gravitačných vĺn zostával skeptický. Údajne sa vyjadril: "Gravitačné vlny sa šíria rýchlosťou myšlienky." A nebol sám. Mnohí ich považovali iba za matematický objekt. V 60. rokoch však teoretici odvodili, že vyžarovaním gravitačných vĺn by mala klesať hmotnosť reálneho objektu.
Sivá je teória... Zlomový prechod od teórie k faktom prišiel v 70. rokoch s objavom dvojhviezdneho pulzaru PSR1913+16 (pulzujúci zdroj rádiového žiarenia). Tvoria ho dve veľmi husté neutrónové hviezdy. Predstavujú hmotnosť napchatú do gule s priemerom 10-20 kilometrov. Rádiové pulzy jednej ukázali, že ich obežná doba okolo spoločného ťažiska sa skracuje o 75 mikrosekúnd ročne. Približujú sa k sebe a napokon splynú. Miera skracovania zodpovedala strate energie z dvojhviezdy vyžarovaním gravitačných vĺn. Američania Joseph Taylor a Russell Hulse za tento objav dostali roku 1993 fyzikálnu Nobelovu cenu. Vypukla horúčka pátrania po gravitačných vlnách. Na rozdiel od iných žiarení by nám totiž mali prinášať prakticky neskreslený obraz dejov vo vesmíre - aj z exotických miest, kde sa odohrávajú vysoko energetické procesy, inak našim ďalekohľadom neprístupné. Priamo zachytiť gravitačné vlny sa však zatiaľ nedarilo nikomu - hoci vedci chystajú viaceré sľúbné experimenty. O to vítanejšia je ďašia nepriama podpora ich existencie satelitom Chandra.
Chandra. Nazvaný bol familiárnou, medzi vedcami používanou skratkou mena amerického astrofyzika indického pôvodu Subrahmanyana Chandrasekhara (1910 -1995), nositeľa Nobelovej ceny za fyziku pre rok 1983. Získal ju práve za vytvorenie teórie hustých hviezd ešte v 30. rokoch, keď prišiel do Anglicka pracovať zhodou okolností so spomenutým Eddingtonom. Hoci nie neutrónových, ale takzvaných bielych trpaslíkov, ktorých hustota je oveľa menšia - hmotnosť Slnka "iba" v objeme zemegule. Ale aj tak majú naozaj úctyhodnú hustotu - až sto ton v centimetri kubickom! Takúto "degenerovanú" hmotu tvoria atómy s rozbitými elektrónovými obalmi. Gravitácia natlačila jadrá atómov tesne k sebe, elektróny uviazli v medzerách. Ako keby kamiónový náklad vajec prešiel hydraulickým lisom. Chandra bol vypustený v júli 1999 ako jedno z veľkých observatórií NASA. Dosiaľ je najväčším satelitom, aký kedy vyviezli na nízku obežnú dráhu raketoplány. Vlastným pohonom sa potom dostal na dráhu vzdialenú od Zeme tretinu cesty k Mesiacu. Jeho detektory sledujú vesmír predovšetkým v oblasti röntgenového žiarenia. S rozlišovacou schopnosťou, zodpovedajúcou zachyteniu dopravnej značky zo vzdialenosti 20 kilometrov.
Sláva trpaslíkom! Ak v najnovšom úspechu Chandry vystupujú bieli trpaslíci, je to náhodou zaranžovaná pocta vedcovi, podľa ktorého bol pomenovaný. Tod Strohmayer z Goddardovho strediska pre vesmírne lety NASA v Greenbelte (štát Maryland, USA) predmetné výsledky prezentoval koncom mája na konferencii Americkej astronomickej spoločnosti. Vyjdú v časopise The Astrophysical Journal Letters. Týkajú sa dvojhviezdy RX J0806.3+1527 alebo J0806. Obe jej zložky sú bieli trpaslíci. Každý má asi polovicu hmotnosti Slnka. Dvojhviezda leží v súhvezdí Raka, približne 1600 svetelných rokov od Zeme (1 svetelný rok = 9,46 bilióna km). Chandra potvrdil, že jej röntgenové žiarenie kolíše s periódou 321,5 sekundy, teda čosi nad päť minút. S najväčšou pravdepodobnosťou to odráža obeh bielych trpaslíkov okolo spoločného ťažiska. Takto by boli najmenšou známou dvojhviezdou, so zložkami, ktoré sú od seba vzdialené iba asi 75-tisíc kilometrov, pätinu vzdialenosti Zem-Mesiac. Podstatné však je, že nové pozorovania doložili skracovanie tejto periódy o 1,2 milisekundy ročne, čo - tak ako pri dvojhviezdnom pulzare PSR1913+16 - presne zodpovedá predpovedi všeobecnej teórie relativity. Strohmayer tým potvrdil nedávné nezávislé pozorovania dvoch tímov, ktoré viedli GianLuca Israel z Rímskeho astronomického observatória v Taliansku a Pasi Hakala z Helsinskej univerzity vo Fínsku. Obaja bieli trpaslíci sa po svojich dráhach ženú rýchlosťou vyše 1,5 milióna kilometrov za hodinu. Vyžarovaním gravitačných vĺn však strácajú energiu, takže napokon špirálou smrti splynú. Malo by to viesť k obrovskému výbuchu, supernove.
Prísľub do budúcnosti. Podľa rozsahu skracovania periódy by dvojhviezda J0806 mala patriť k najjasnejším zdrojom gravitačných vĺn v našej Mliečnej ceste. Mohla by sa tak stať prvým, z ktorého tieto vlny priamo zachytí spoločný satelitný experiment NASA a Európskej kozmickej agentúry (ESA) nazvaný LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Realizácia jeho 5-ročnej misie je plánovaná po roku 2010, pravdepodobne odštartuje roku 2013.
Hlavný zdroj: Komuniké NASA 05-136 z 30. mája 2005.