Kolmas pari kaukaisuudessa
Koeryhmä LIGO julkaisi viime viikolla kolmannen havainnon kahden mustan aukon törmäyksestä syntyneestä gravitaatioaallosta. (Kahdesta edellisestä havainnosta täällä ja täällä.) LIGOn lehdistötiedote löytyy täältä, ja tässä näkyy tietokoneiden raksuttama yleisen suhteellisuusteorian mukainen simulaatio siitä, miten aukot lähestyivät toisiaan ja sulautuivat.
Aalto kulki Maapallon läpi 4. tammikuuta 2017, kolme miljardia vuotta syntymänsä jälkeen. Havainto tehtiin noin kuukausi sen jälkeen, kun LIGO aloitti toisen havaintokautensa, oltuaan kymmenen kuukautta poissa toiminnasta päivitystä varten. Havaintokausi jatkuu kesän loppuun. LIGOn siirtyessä telakalle eurooppalaisen Virgo-havaintolaitteen odotetaan astuvan kehään, ja LIGO palaa seuraan ensi vuoden loppupuolella paremmalla herkkyydellä.
Uusi törmäys ei paljastanut mitään yllättävää. Mustien aukkojen massat olivat noin 20 ja 30 Auringon massaa, edellisten havaittujen mustien aukkojen massojen välissä. Lehdistötiedotteen mukaan havaintojen perusteella toinen aukoista on saattanut pyöriä eri suuntaan kuin pari kokonaisuutena. Tehty havainto ei kuitenkaan rajoita pyörimistä niin paljon, että asiasta voisi sanoa paljoa. Mustien aukkojen pyörimissuunnista voidaan päätellä se, ovatko ne syntyneet eristyksissä vai osana tähtiryppään kehitystä, mutta täytyy odottaa lisää havaintoja, että asiaan saadaan selkoa.
LIGOn havainnot ovat ainutlaatuinen ikkuna mustien aukkojen tapahtumahorisontin äärimmäisille tienoille. Nyt kun kasassa on kolme havaintoa, LIGO saa entistä tarkempia rajoituksia sille kuinka paljon mustien aukkojen käytös voi erota yleisestä suhteellisuusteoriasta, mutta mitään poikkeamia ei ole näkynyt.
LIGO-ryhmä tutki myös, ensimmäistä kertaa historiassa, gravitaatioaaltojen nopeuden riippuvuutta aallonpituudesta. Yleisen suhteellisuusteorian mukaan gravitaatioaallot, kuten valo tyhjiössä, matkaavat valonnopeudella aallonpituudesta riippumatta. Tämäkin testi antoi odotetun tuloksen: poikkeamat valonnopeudesta ovat korkeintaan suuruusluokkaa 10^(-19), eli alle miljardisosan miljardisosan.
Uusien detektorien valmistuttua gravitaatioaaltohavainnoista tulee kenties viikoittaista rutiinia, mutta nyt jokainen on innostava tapaus. LIGO-ryhmän arvion mukaan mustien aukkojen törmäyksiä odottaisi nykyisellä herkkyydellä näkyvän kenties kymmenen vuodessa, joten loppuvuodesta saatetaan ilmoittaa lisää ilon aiheita. Mielenkiinnolla odotetaan myös ensimmäistä havaintoa neutronitähtien, tai mustan aukon ja neutronitähden, törmäyksestä.
Olen ymmärtänyt, että kaikki hiukkaset ovat aaltokentän ”tiivistymiä”. Tarkoittaakko gravitaatioaaltojen löytyminen sitä, että gravitoni-hiukkanen on olemassa, vaikka sitä ei koskaan löydettäisi vai jääkö se vain teorian asteelle ja miten niitä voisi löytää? Kysymys on täysin teoreettinen.
Gravitoneista kysytäänkin usein, pitäisi varmaan laittaa niistä oma merkintä.
Toisin kuin muita tunnettuja vuorovaikutuksia, gravitaatiota ei välitä aika-avaruudessa oleva kenttä (jonka tihentymiä hiukkaset ovat), vaan aika-avaruus itsessään. Gravitoni on tapa kuvata pieniä muutoksia tässä aika-avaruudessa kuten ne olisivat hiukkasia. Se ei siis ole yleisestä suhteellisuusteoriasta irrallinen ajatus tai hypoteesi, vaan keino käsitellä tiettyjä yleisen suhteellisuusteorian ilmiöitä.