Nakon uključivanja u rujnu 2015., dvostruka opservatorija LIGO - opservatorija gravitacijskog vala Laser Interferometar u Hanfordu, Washingtonu i Livingstonu, Louisiana - istodobno je otkrila spajanje dviju crnih rupa u prvoj radnoj sesiji, iako je njihova osjetljivost postavljena na 30% moguće. Spajanje dviju crnih rupa 36 i 29 solarnih masa otkrivenih 14. rujna 2015., te ostalih crnih rupa na 14 i 8 sunčevih masa otkrivenih 26. prosinca 2015. pružilo je prvu definitivnu i izravnu potvrdu postojanja gravitacijskih valova. Bilo je potrebno stoljeće da se to učini. Napokon, tehnologija je uspjela testirati teoriju i potvrditi je.
Ali otkriće ovih valova tek je početak: u astronomiji se razvija novo razdoblje. Prije 101 godinu Einstein je iznio novu teoriju gravitacije: opću relativnost. Uz to je došlo do spoznaje: daleke mase ne privlače slične odmah u svemiru, a ova prisutnost materije i energije deformira tkaninu prostora-vremena. Ova posve nova slika gravitacije donijela je sa sobom čitav niz neočekivanih posljedica, uključujući gravitacijsko leće, svemir koji se širi, gravitacijsko dilatacija vremena i - kao što sada sigurno znamo - postojanje nove vrste zračenja: gravitacijski valovi. Kad se mase kreću ili ubrzavaju jedna u odnosu na drugu kroz prostor, reakcija samog prostora stvara valove. Ova se mreška kreće kroz prostor brzinom svjetlosti i, kao rezultat, pada u naše detektore,obavještava nas o udaljenim događajima putem gravitacijskih valova.
Najlakše je otkriti predmete koji emitiraju jake signale, naime:
- velike mase, - nalaze se na maloj udaljenosti između sebe, - brzo se rotira, Promotivni video:
- sa značajno promjenjivim orbitama.
Najbolji kandidati se očito sudaraju, urušavaju predmete poput crnih rupa i neutronskih zvijezda. Također bismo trebali imati na umu frekvenciju kojom možemo detektirati te objekte, a koja će biti približno jednaka duljini putanje detektora (dužina ruke u odnosu na broj refleksije) podijeljena sa brzinom svjetlosti.
LIGO, s krakovima od 4 kilometra s tisućama refleksija svjetlosti, može vidjeti objekte na frekvencijama u milisekundnom rasponu. To uključuje spajanje crnih rupa i neutronskih zvijezda u posljednjem stupnju spajanja, kao i egzotične događaje poput crnih rupa ili neutronskih zvijezda koji konzumiraju veliki komad materije i gužve, postajući sve sferičniji. Jako asimetrična supernova također može stvoriti gravitacijski val; kolaps jezgre vjerojatno neće pogoditi gravitacijske detektore valova, spajanje bijelih patuljastih zvijezda u blizini moglo bi dobro.
Već smo vidjeli spajanje crnih rupa s crnim rupama, a kako se LIGO poboljšava, razumno je pretpostaviti da ćemo tijekom sljedećih nekoliko godina imati prvu generaciju procjena crnih rupa zvjezdanih masa (od nekoliko do stotine solarnih masa). LIGO mora pronaći i spajanje neutronskih zvijezda s neutronskim zvijezdama; kada opservatoriji dostignu planiranu osjetljivost, moći će promatrati tri do četiri događaja mjesečno, ako su naše procjene učestalosti njihovog spajanja i osjetljivosti LIGO točne.
Asimetrične supernove i bubanje egzotičnih rupa neutrona bit će izuzetno zanimljivo otkriti (ako je moguće, jer se vjeruje da su to rijetki događaji). Ali najveći se napredak može očekivati s više detektora. Kada VIRGO detektor u Italiji počne raditi, stvarno pozicioniranje bit će moguće zahvaljujući triangulaciji: moći ćemo točno odrediti gdje se ti događaji rađaju u svemiru, a zatim izvršiti optička mjerenja. Nakon VIRGO-a uslijedit će gravitacijski interferometri gravitacijskog vala u Japanu i Indiji. Za nekoliko godina naša će vizija gravitacijskog valovitog neba dostići novu razinu.
Ali naši će najveći uspjesi započeti kada u svemir dovedemo svoje ambicije gravitacijskog vala. U svemiru niste ograničeni na seizmičku buku, sudar kamiona ili tektoniku ploča; samo tihi svemirski vakuum u pozadini. Niste ograničeni zakrivljenošću Zemlje, mogućom duljinom opservatorijskih ruku; moguće je pokrenuti opservatoriju dalje od Zemlje ili čak u orbitu oko Sunca. Možemo izmjeriti predmete ne milisekundama, već sekundama, danima, tjednima ili duže. Mogli smo detektirati gravitacijske valove iz supermasivne crne rupe, uključujući najveće poznate predmete u svemiru.
Konačno, ako izgradimo svemirski opservatorij dovoljno velik i dovoljno osjetljiv, mogli bismo vidjeti gravitacijske valove preostale od samog Velikog praska. Mogli smo izravno otkriti gravitacijske poremećaje kozmičke inflacije i ne samo potvrditi naše kozmičko podrijetlo, nego i dokazati da je sama gravitacija kvantna sila prirode. Napokon, ti inflatorni gravitacijski valovi ne bi se mogli pojaviti da sama gravitacija nije kvantno polje.
U tijeku je rasprava oko toga koja će NASA-ina misija biti prioritet u 2030-ima. Iako se nude mnoge dobre misije, vrijedno je primijetiti izgradnju svemirskog gravitacijskog valnog opservatorija u orbiti oko Sunca. Imamo tehnologiju, dokazali smo njezinu obradivost, potvrdili smo postojanje valova. Budućnost astronomije gravitacijskog vala ograničena je samo onim što nam svemir može pružiti i koliko ćemo potrošiti na njega. Vrhunac nove ere već je započeo. Ostaje pitanje koliko će sjajno zasjati ovo novo polje astronomije.
ILYA KHEL