Képzeljük csak el, amint a kozmosz legtitkosabb zugait fürkésszük, és olyan eseményeket próbálunk megérteni, melyekről évszázadokig csak álmodoztunk! Tíz esztendővel ezelőtt a tudományos világ egy hatalmas mérföldkőhöz érkezett: sikerült első ízben gravitációs hullámokat detektálni. Ez nem csupán egy adat volt a sok közül, hanem egy régóta várt, szinte mitikus áttörés, a tudomány Szent Grálja. Gondoljunk bele, milyen hihetetlen, hogy Albert Einstein már egy évszázaddal korábban, a relativitáselmélete alapján megjósolta létezésüket, ám az emberiségnek sok-sok évtizedet kellett várnia arra, hogy technológiai eszközökkel is bizonyítani tudja zseniális elméletét.
Ezen az űrön segített áthidalni az amerikai LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), egy lenyűgözően precíz műszer, amelyet valaha is építettek. Egy óriási nemzetközi összefogás, melyben magyar tudósok is aktívan részt vettek, tette lehetővé, hogy a csillagászok belepillanthassanak a téridő rejtett fodrozódásaiba. Ezek az apró hullámok, melyeket kozmikus ütközések, mint például a fekete lyukak vagy neutroncsillagok összeolvadása generálnak, oly gyengék, szinte észrevehetetlenek, hogy érzékelésükhöz valóban elképesztő pontosságra volt szükség. A LIGO vákuumban elhelyezett tükrök és lézersugarak segítségével próbálta elkapni ezeket a finom rezgéseket.
De ahogy a tudományban lenni szokott, minden megoldás új kihívásokat szül. Minél mélyebbre akartak látni a csillagászok, annál erősebb lézereket kellett bevetniük. A probléma az volt, hogy ezek a nagy teljesítményű lézerek finoman, de észrevehetően deformálták a LIGO gigantikus tükreit. Márpedig még a protonnál is kisebb görbületek, felületi eltérések is elhomályosíthatják a leggyengébb jeleket. Ez olyan, mintha egy kristálytiszta üvegablakon keresztül szeretnénk látni a csillagos eget, de az ablak felülete apró ráncokkal van tele – elmosódik a kép.
„A fizika szépsége abban rejlik, hogy gyakran a legegyszerűbb megfigyelések vezetnek a legmélyebb felismerésekhez, miközben minden válasz új kérdéseket vet fel, állandóan mozgásban tartva a tudományos gondolkodást.”
Szerencsére a Kaliforniai Egyetem kutatói egy briliáns újítással álltak elő: megszületett a FROSTI. Ez a rendszer képes áthidalni a lézer okozta torzulások problémáját. Jonathan Richardson, az egyetem egyik fizikusa magyarázata szerint a FROSTI úgy biztosítja az optikai elemek torzítatlanságát, hogy még megawattos lézererősség mellett is stabilan tartja a tükröket. Hogy pontosan mit is tesz? A LIGO 34 centiméter széles és 40 kilogramm tömegű tükreit a nagy teljesítményű lézersugarak egyenetlenül melegítik fel, ami parányi dudorokat és mélyedéseket hoz létre. A FROSTI (FROnt Surface Type Irradiator) egy fűtőelemekből álló gyűrű segítségével szabályozott hőmintákat vetít a tükör felületére. Ez a gondos „hőszobrászat” kiegyenlíti a deformációkat, miközben a plusz zajt elképesztően alacsonyan tartja.
Ennek az innovációnak köszönhetően a gravitációs hullámokat detektáló obszervatóriumok mostantól sokkal gyengébb és távolabbi kozmikus eseményeket is képesek lesznek észlelni. A számítások szerint ez a fejlesztés mintegy tízszeresére növelheti a megfigyelhető univerzum méretét! Ez nemcsak elképesztő távlatokat nyit, hanem lehetővé teszi, hogy több millió fekete lyuk és neutroncsillag összeolvadását rögzítsük, megvilágítva az univerzum szélsőséges jelenségeit. Nem véletlen, hogy az asztrofizikusok nemrégiben kulcsfontosságú bizonyítékokat találtak olyan nagyon alacsony frekvenciájú gravitációs hullámokra, melyek éves-évtizedes időskálán rezegnek – mintegy megerősítve Einstein elméletét egy „kozmikus koronatanú” révén. Ez a felfedezés galaktikus kozmikus órák nagy rádiótávcsövekkel történő megfigyelésével vált valósággá, melyben az ELTE kutatói is oroszlánrészt vállaltak.
Az új, még érzékenyebb műszerekkel, melyek egy friss megfigyelési időszak keretében már 30%-kal nagyobb precizitással dolgoznak, az emberiség olyan alapvető kérdésekre kaphat választ, mint például az idő eredete. A kutatók optimisták, hiszen a jelenlegi FROSTI prototípus csupán a kezdet: a jövőben még összetettebb torzításokat kiküszöbölő eszközök építésére készülnek. Ezek az előrelépések tovább bővítik a gravitációs hullámok katalógusát, egyre tisztább képet adva nekünk a kozmosz rejtélyeiről és a benne zajló monumentális folyamatokról. Egy valóban új korszak kezdődött a csillagászatban, melyben az univerzum suttogásai egyre hangosabban szólnak.
