A LIGO áttörésének öröksége
Ezzel a felfedezéssel az univerzum megismerésének új dimenziója nyílt meg: a fény hullámai és a kozmikus részecskék mellett immár a tér-idő deformációin keresztül is érzékelhetővé váltak a távoli események. Az eredményt 40 évnyi álmodozás és mérnöki bravúr tette lehetővé; ennek elismeréseként Rainer Weiss (MIT), Barry Barish és Kip Thorne (Caltech) Nobel-díjat kaptak.
Ma, tíz évvel az első észlelés után, a LIGO már mindennapossá vált: a két amerikai detektor (Hanford, Washington és Livingston, Louisiana), valamint nemzetközi partnereik, az olasz Virgo és a japán KAGRA már közös hálózatot, az LVK-t (LIGO, Virgo, KAGRA) alkotják. Ez a hálózat eddig mintegy 300 fekete lyuk összeolvadását regisztrálta – igazoltan vagy elemzésre várva. Sőt, a jelenlegi mérések során, a negyedik adatgyűjtési ciklusban már önmagában 220 új jelöltet azonosítottak, ami több mint kétszerese az első három ciklus során összesen észlelt eseményeknek.
Lényeges hangsúlyozni, hogy a gravitációs hullámok által okozott téridő-torzulás elképzelhetetlenül parányi: a LIGO olyan változásokat érzékel, amelyek egy proton szélességének 1/10 000 része, vagyis 700 billiószor kisebb, mint egy hajszálé.
Technológiai csoda: a fekete lyukak táncának tiszta hangja
A detektorok érzékenysége és a mesterséges intelligencia vezérelte adatelemzés fejlődése tette lehetővé, hogy a legújabb észlelések, mint a GW250114 jelű esemény (2025. január 14.), drámaian tisztább képet adjanak ugyanerről a jelenségről, mint az első mérés (GW150914): két, körülbelül 30-40 naptömegű fekete lyuk összeolvadása, 1,3 milliárd fényévre tőlünk.
Most először sikerült kétséget kizáróan megerősíteni Stephen Hawking 1971-es fekete lyuk terület-tételét is: ha fekete lyukak összeolvadnak, összefüggő felszínük sosem csökken – hiába veszít energiát a rendszer gravitációs hullámok formájában, és hiába nő a forgásuk, végül a felszín mindig növekszik. A két kezdeti fekete lyuk területe együtt 240 000 négyzetkilométer volt (nagyjából Oregon mérete), a végső objektumé már 400 000 négyzetkilométer (ez már Kalifornia mérete). A bizonyosság a mérések alapján most 99,999%, korábban csak 95%-os volt.
A kutatók a két fekete lyuk összeolvadása utáni, úgynevezett “ringdown” szakaszban most először tudtak két, egyértelműen elkülöníthető gravitációs hullám módust kiszűrni – ezek olyanok, mint egy harang különböző hangjai, amikor megütik.
Új korszak: multimessenger csillagászat
Mindezek dacára a LIGO és a Virgo az elmúlt tíz évben nemcsak fekete lyukakat, hanem neutroncsillagokat is észlelt. A legismertebb az úgynevezett kilonóva (kilonova, 2017. augusztus), amikor két neutroncsillag ütközése során arany és más nehéz elemek szóródnak szét a világűrben, miközben fény és gravitációs hullámok együtt érkeznek – most először láthattunk ilyen kozmikus eseményt egyszerre több “üzenettel”.
Az LVK-hálózat ma már képes egy percen belül riasztani a csillagászati közösséget egy-egy gyanús eseményről, hogy a távcsövek a megfelelő irányba fordulhassanak, keresve kilonóva-nyomokat. Ez az együttműködés lehetővé teszi, hogy három vagy több detektorral az események pontos helyzetét is meghatározzák.
Új felismerések születtek: például felfedezték az első fekete lyuk–neutroncsillag összeolvadást, az aszimmetrikus fekete lyuk párosokat (ahol az egyik tömege jóval nagyobb a másikénál), a legkisebb ismert fekete lyukakat, amelyek korábban ismeretlenek voltak, valamint a valaha észlelt legnagyobb összeolvadást, ahol a végső fekete lyuk 225 naptömegű lett (a korábbi rekorder csak 140 naptömegű volt).
A jövő: még érzékenyebb detektorok és új horizontok
A tudományos áttörések mögött forradalmian új technológiák állnak: például lézerek stabilizálása a Pound–Drever–Hall-módszerrel, ultratiszta tükörbevonatok, kvantumnyomás-csökkentő eljárások (quantum squeezing), illetve az adatok feldolgozásának fejlett mesterségesintelligencia-algoritmusai. Fontos, hogy ezek a technikák nemcsak a gravitációs hullámok detektálásában használatosak, hanem visszaköszönnek a kvantumszámítógépek fejlesztésében vagy az atomórákban is.
Az LVK tudósai és mérnökei most további pontosságot ígérő fejlesztéseket terveznek – így például egy harmadik LIGO-obervatórium (LIGO-India) építésén is dolgoznak. Ez jelentősen javítaná a hálózat képességeit. Távlati tervek között szerepel egy óriási, 40 kilométeres karokkal rendelkező detektor (Kozmikus Felfedező – Cosmic Explorer) felépítése is, de Európában is készül hasonló, az Einstein Teleszkóp nevű (Einstein Telescope) mélyföldalatti csillagászati eszköz, amely szintén képes lesz messzebbre “hallani” az univerzumba.
Mindezt figyelembe véve, a LIGO és társai révén az emberiség egy új érzékszervet kapott az univerzum megértéséhez – és a történet még csak most kezdődik.
