Gravitaatioaalto
Gravitaatioaallot ovat avaruusajan aaltoilua, joka syntyy, kun massan omaavat kappaleet liikkuvat. Albert Einstein ennusti ne vuonna 1916 yleisen suhteellisuusteoriansa perusteella. Ne havaittiin ensimmäisen kerran suoraan 14. syyskuuta 2015.
Jotta gravitaatioaallot olisivat tarpeeksi voimakkaita havaittaviksi, jonkin hyvin massiivisen kappaleen on kiihtyvä hyvin nopeasti. Havaittavien gravitaatioaaltojen lähteitä ovat muun muassa valkoisista kääpiöistä, neutronitähdistä tai mustista aukoista koostuvat kaksoistähtijärjestelmät.
Neutronitähden törmäyksen jälkihehku NGC 4993:ssa
Gravitaatio ja suhteellisuusteoria
Fysiikassa gravitaatioaallot ovat avaruusajan kaarevuuden aaltoja, jotka etenevät lähteestä ulospäin. Albert Einstein ennusti ne vuonna 1916 yleisen suhteellisuusteoriansa perusteella. Teoriassa gravitaatioaallot kuljettavat energiaa gravitaatiosäteilynä.
Yleisen suhteellisuusteorian mukaan gravitaatioaallot eivät voi kulkea valonnopeutta nopeammin. Niitä ei ole olemassa Newtonin gravitaatioteoriassa, jossa fysikaaliset vuorovaikutukset etenevät äärettömällä nopeudella. Gravitaatioaaltojen havaitseminen todistaa kuitenkin Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian viimeisen ennusteen.
Vuonna 1993 fysiikan Nobel-palkinto myönnettiin Hulse-Taylorin kaksoistähtijärjestelmän mittauksista, jotka osoittavat, että gravitaatioaallot ovat muutakin kuin matemaattisia poikkeamia.
Neutronitähtien törmäys
Gravitaatioaaltoja on havaittu kahden neutronitähden törmäyksestä ja sulautumisesta. Ensimmäisen havainnon teki 17. elokuuta 2017 ryhmä Pasadenassa, Kaliforniassa.
Hanketta johtaa Caltechin LIGO-laboratorio. Ilmaisin sijaitsee valtavassa Livingstonin metsässä Louisianassa. Ilmaisin on kaksi kahden ja puolen mailin (~4 km) pituista täysin suoraa putkilinjaa, jotka ovat suorassa kulmassa. Kummankin putken sisällä on laser, joka mittaa kaikki pituuden muutokset. Kun gravitaatioaaltotapahtuma havaittiin, teleskoopit etsivät visuaalisia kuvia sen aiheuttajasta. Chilessä sijaitseva VISTA-teleskooppi sai kuvan.
Yhdistyminen tapahtui NGC 4993 -nimisessä galaksissa. Se sijaitsee noin 40 megaparsekin eli 130 megavalovuoden päässä Hydran tähdistön suunnassa. Vertailun vuoksi mainittakoon, että läheinen Andromedan galaksi on vain 2,5 miljoonan valovuoden päässä Maasta.
"Se tapahtui 130 miljoonaa vuotta sitten - kun dinosaurukset vaelsivat maapallolla. Se oli niin kaukana, että valo ja gravitaatioaallot ovat vasta nyt saavuttaneet meidät".
Tällaiset tapahtumat sekä supernovat ovat raskaampien alkuaineiden, kuten kullan ja platinan, lähteitä.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä ovat gravitaatioaallot?
V: Gravitaatioaallot ovat aaltoja avaruusaikaan, jotka syntyvät massan omaavien kappaleiden liikkeistä.
K: Kuka ennusti gravitaatioaaltojen olemassaolon?
V: Albert Einstein ennusti gravitaatioaaltojen olemassaolon vuonna 1916 yleisen suhteellisuusteoriansa perusteella.
K: Milloin gravitaatioaallot havaittiin ensimmäisen kerran suoraan?
V: Gravitaatioaallot havaittiin ensimmäisen kerran suoraan 14. syyskuuta 2015.
K: Mitä vaaditaan, jotta gravitaatioaallot olisivat tarpeeksi voimakkaita havaittaviksi?
V: Jonkin hyvin massiivisen kappaleen on kiihtyvä hyvin nopeasti, jotta gravitaatioaallot olisivat tarpeeksi voimakkaita havaittaviksi.
K: Mitkä ovat havaittavien gravitaatioaaltojen lähteitä?
V: Valkoisista kääpiöistä, neutronitähdistä tai mustista aukoista koostuvat kaksoistähtijärjestelmät ovat havaittavien gravitaatioaaltojen lähteitä.
K: Voidaanko gravitaatioaaltoja havaita näkyvän valon teleskoopeilla?
V: Ei, gravitaatioaaltoja ei voida havaita näkyvän valon teleskoopeilla. Ne vaativat erityyppisiä ilmaisimia ja laitteita.
K: Miksi gravitaatioaaltojen havaitseminen on merkittävää?
V: Gravitaatioaaltojen havaitseminen antaa todisteita yleisen suhteellisuusteorian tueksi ja on avannut uuden tähtitieteen alan, jonka avulla voimme ymmärtää paremmin maailmankaikkeutta ja sen alkuperää.
