reklama

Gravitační vlny jsou přelom, podobný objev jako šíření světla nebo televizní vysílání, říká expert

16. 2. 2016 | Objev gravitačních vln je přelomový, spadá do Einsteinovy teorie relativity, vědci se vlny snažili detekovat sto let, říká ředitel Astronomického ústavu AV ČR Vladimír Karas. Je to podle něj další způsob, kterým bude možné studovat exotické objekty ve vesmíru, kterými jsou například černé díry.

Martin VESELOVSKÝ: Ředitel Astronomického ústavu Akademie věd České republiky Vladimír Karas. Dobrý den.

Vladimír KARAS: Dobrý den.

Martin VESELOVSKÝ: Dokázali jsme to, zachytili jsme gravitační vlny. To jsou slova, kterými byl oznámen v únoru objev popisovaný jako senzace století. Dokážete mi ten objev, který se týká gravitačních vln přirovnat k nějakému jinému objevu z historie? Abyste mi přiblížil tu důležitost.

Vladimír KARAS: Ano, tak je to vskutku přelomový objev, protože spadá do sféry teorie relativity, Einsteinovy teorie a vlastně ty gravitační vlny, které teď byly nějakým způsobem potvrzeny, Einstein předpověděl už v podstatě ihned po tom, co teorii relativity objevil, a to bylo před 100 lety. A od té doby vlastně se experimentátoři, fyzici snažili gravitační vlny detekovat, ale celou tu dobu nebyli úspěšní.

Martin VESELOVSKÝ: A jenom, abych si to z čistě laického pohledu dokázal představit. Ta důležitost toho objevu je jaká? Jako když bylo potvrzeno, že tady funguje něco jako gravitace?

Vladimír KARAS: Já můžu říct příměr možná nejlépe společně s elektromagnetismem. To znamená se světlem, s rádiovým rozhlasovým i televizním vlastně přenosem. To vše se děje s pomocí elektromagnetických vln. To, že vidíme, nebo že tady na mě svítíte teď světlo, to je vlastně elektromagnetismus, který se pojí s řadou starších fyziků…

Martin VESELOVSKÝ: Rozumím…

Vladimír KARAS: A gravitační vlny, to je vlastně obdobný fenomén, jsou to také vlny, také vlnění, ale úplně jiného charakteru. No a my astronomové získáváme vlastně prakticky všechny informace o vesmíru, o hvězdách, o galaxiích, o všem pomocí toho elektromagnetického vlnění. Zatím pozorujeme pomocí dalekohledů, radioteleskopů, prostě ty obrovské přístroje, které…

Martin VESELOVSKÝ: Teď, teď…

Vladimír KARAS: Astronomové používají…

Martin VESELOVSKÝ: Teď k tomu budete mít gravitační vlny.

Vladimír KARAS: Teď jsou k tomu ještě gravitační vlny. Čili to je jako kdybychom vlastně dostali nové oči, svým způsobem. Máme nyní jaksi nový další kanál, pomocí kterého lze pozorovat vesmír.

Martin VESELOVSKÝ: No, jestli tomu správně rozumím, tak pokud už zhruba 100 let jste tak nějakým způsobem tušili, že něco takového bude existovat, teprve po 100 letech se podařilo to detekovat, to proč to trvalo tak dlouho, o tom ještě budem mluvit…

Vladimír KARAS: Ano.

Martin VESELOVSKÝ: Tak co se vám teď otevírá za možnosti? Máte pocit, nebo tušíte, že budete, teď objevovat nějaké věci, které prostě teď jste možná jenom tušili?

Vladimír KARAS: No přesně tak to je v podstatě. Bude to další způsob, jak kupříkladu studovat takové exotické objekty ve vesmíru, jako největší, nejznámější příklad, který se v té souvislosti uvádí, jsou černé díry. A to jsou tedy objekty, které astronomové se domnívají, že skutečně reálně existují, nebo jsou o tom mnozí pevně přesvědčeni, ale jestli ty černé díry…

Martin VESELOVSKÝ: Počkejte, pane řediteli, vy to říkáte, jakože tady je ještě potom značná část vědců, astronomů, kteří si nejsou úplně jisti jejich existencí.

Vladimír KARAS: No tak já to dopovím. Jsou to černé díry, které se takto jmenují, nebo nazývají proto, že nezáří, nevydávají vůbec žádné světlo. Čili pomocí toho kanálu elektromagnetického záření, toho světla, pomocí dalekohledů je není možné vůbec pozorovat. Takže, jak říkám, astronomové jsou přesvědčeni, že existují, ale všechny ty důkazy zatím jsou nepřímé a jsou založeny na tom, že ty černé díry se nacházejí v soustavách ostatních kosmických těles, hvězd třeba, obíhají kolem sebe. A my pozorujeme záření třeba hvězd, které obíhají kolem černé díry, anebo jsou dokonce pohlceny v nějakém okamžiku. Ale ty černé díry samotné nepozorujeme. Čili usuzujeme na jejich existenci…

Martin VESELOVSKÝ: A teď, teď to budete moct dělat?

Vladimír KARAS: A ty gravitační vlny ty právě přímo vycházejí z těsného okolí, jsou důsledkem pohybu těch černých děr přímo. Čili přímo se to bude moct pozorovat. Nebo to pozorování se přímo jaksi odvíjí od interakce černých děr mezi sebou.

Martin VESELOVSKÝ: Vysvětlete mi, proč to trvalo tak dlouho? Co teď, na konci roku 2015 a začátku 2016 máte k dispozici takového, že můžete říct, ano, víme, že existují gravitační vlny.

Vladimír KARAS: Ano, tak ten konkrétní experiment, LIGO má zkratku, ten vlastně se vyvíjel po čtyři desetiletí, více než čtyři desetiletí se zlepšoval ten přístroj interferometr a zlepšoval se v tom smyslu, že se zvyšovala jeho citlivost. A ta citlivost se musela zvětšovat, protože gravitační vlny jsou velice slabé. To prostě souvisí s charakterem těch rovnic, já myslím, že do těch detailů nepůjdeme, ale fakticky to je tak…

Martin VESELOVSKÝ: Já když zvednu pravou ruku, až už nebudu rozumět.

Vladimír KARAS: Fakticky to je tak, že světlo my můžeme, vidíme ho, detekujeme ho tedy očima, nebo spoustou různých přístrojů, umíme si ho zesílit pomocí dalekohledů, nebo nějakých násobičů a v podstatě ten zdroj světla nemusí být nějaký obzvlášť intenzivní, abychom zaznamenali ty světelné…

Martin VESELOVSKÝ: Chápu.

Vladimír KARAS: A u gravitačních vln to tak není. Ty, ty prostě jsou většinou skryté v takovém celkovém šumu. Protože všechna tělesa, jak se pohybují, tak nějaké vlnění vydávají, ale také je tam spousta jiného šumu. Já kdybych to, kdybych řekl příměr třeba ten interferometr, který zaznamenal ty gravitační vlny, on zaznamená, jestliže někde kolem prolétá pták, mává křídly a i ten efekt způsobí dostatečně silné rušení, jakýsi šum, který také ten interferometr detekuje. Takže bylo nutné…

Martin VESELOVSKÝ: Jenom, pardon, pane řediteli, jenom, já jsem si…

Vladimír KARAS: Ano?

Martin VESELOVSKÝ: ...přečetl, že ten interferometr pracuje s nějakými odchylkami, které jsou na úrovni deset na minus osmnáctou. Což je někde na úrovni nějakého průměru protonu snad.

Vladimír KARAS: No…

Martin VESELOVSKÝ: Je to něco, s čím se dá opravdu reálně pracovat? Není to právě prostě způsobeno tím, že všechno kolem těch měřících prostě postů, je takovým či jinakým způsobem ovlivňováno, prostě v pohybu a tak dále? Opravdu se z toho dá vytáhnout ta jeden, ten jeden údaj?

Vladimír KARAS: To je to, na čem pracovaly ty týmy vědců po ta čtyři desetiletí. Takže také v tom objevném článku, který byl publikován přesně v ten den, kdy to oznámili tedy, tak tam je podepsáno více než 100 lidí. Čili já ani vy si to nemůžeme přímo jaksi ohmatat, že jo, když něco svítí…

Martin VESELOVSKÝ: Jestli to tak opravdu bylo.

Vladimír KARAS: Tak to vidíme. Že, že opravdu se detekují, si my dva nemůžeme ověřit, musíme si přečíst ten článek a na základě toho, všech možných detailů tedy nakonec důvěřovat inženýrům, technikům a těm vědcům, že to tak opravdu bylo…

Martin VESELOVSKÝ: A vy důvěřujete.

Vladimír KARAS: Ale já jsem přesvědčen, že tentokrát je ten jaksi ten vědecký podklad velice solidní. Takže protože jsem tedy viděl ty grafy v tom článku publikované, pokavaď tam není nějaká úplně fatální chyba, nebo něco, co nikoho z těch stovek…

Martin VESELOVSKÝ: Pokud kolem, pokud kolem neletělo hejno ptáků…

Vladimír KARAS: Lidí nenapadlo. To zrovna ne. To oni už vzali v úvahu…

Martin VESELOVSKÝ: Rozumím, tomu rozumím…

Vladimír KARAS: Všechny možné rušivé vlivy. Ale rozhodně to není tak, že by se jako zadetekoval přímo jasný signál, zadetekuje se obrovské množství různých šumů, praskotů a všechny ty vlivy se musí vzít v úvahu, odečíst od toho zaznamenaného signálu, a to, co zbyde, tak to je potom ten, ta gravitační vlna.

Martin VESELOVSKÝ: To, jak dlouho letí světlo, nebo elektromagnetické záření od daného jevu k nám a je možno pozorovatelné, tak to se ví. Mají, dá se udat podobná rychlost u gravitačních vln?

Vladimír KARAS: Stejná jako u světla. Rychlostí světla se pohybuje to vlnění. To je zase dáno charakterem těch rovnic. Ta rychlost s jakým, s jakou vlnění postupuje, ta vystupuje v nějakých konstantách, v těch rovnicích. My také známe ještě jiné vlnění, a to je zvuk, že, zvukové vlny. Tak ty postupují rychlostí zvuku a ta je v našem prostředí tady 300 metrů za sekundu…

Martin VESELOVSKÝ: Ano.

Vladimír KARAS: Nebo něco podobného, že. V případě světla je to 300 tisíc kilometrů za sekundu a ty gravitační vlny tam mají stejné konstanty v těch rovnicích, rychlost světla.

Martin VESELOVSKÝ: Rozumím. No, mají teď vědci v ruce prostě akorát další metodiku ke zkoumání okolního vesmíru? Nebo je to to, že jsme schopni detekovat gravitační vlny, může vést ještě k něčemu jinému, k nějakým řekněme objevům, nebo výzkumům v jiných oblastech?

Vladimír KARAS: No zase, když bych to vzal z druhého konce, samozřejmě vědci potřebují pro to, aby mohli tyhle metodiky a ty přístroje zlepšovat, tak kromě teda znalostí, také peníze, že finance, které v případě těch velkých přístrojů jsou velice drahé. A proč je to jaksi obtížné třeba přesvědčit donátory nebo grantové agentury, nebo prostě zdroje peněz, že něco je, má smysl vlastně takto konat je, že ten výzkum trvá dlouho a kromě toho není úplně tak jasné, co se vlastně objeví. A většinou u toho základního výzkumu. Pokavad zlepšujeme nějaký existující přístroj, tak je to víceméně zřejmé, jaký je náš cíl, že.

Martin VESELOVSKÝ: To je to, na co se ptám. Jaká je, jaká je ta cesta dál?

Vladimír KARAS: A takže to nejzajímavější, co může být objeveno, to vlastně nevíme, že, protože to jsou vždycky ty největší objevy, pokavad přijdeme na něco neočekávaného, ale na druhou stranu mnoho z toho, co lze čekat, tak to známe a především tedy interakce těch černých děr je jeden ze směrů, který to otevírá a další ze směrů je poznání vzniku vesmíru jako takového. To možná mohu ještě také vysvětlit malinko. Asi víte, že se hovoří o big bangu, velkém třesku, o tom, že v dávné době byl vesmír mnohem hustší a k nám tedy přichází světlo ze vzdálených hvězd, galaxií, a protože tedy přichází ze vzdálených hvězd, tak to znamená, že k nám cestuje dlouhou dobu a my tedy vidíme i mnohem ranější období vesmíru…

Martin VESELOVSKÝ: A pomocí gravitačních vln to uvidíte pečlivěji…

Vladimír KARAS: Ale to nejranější nevidíme, to nejranější nevidíme právě, protože tehdy byl vesmír velice malý, proto byl velice horký také a když je prostředí extrémně horké, tak všechno září, jako když prostě zvýšíte teplotu v peci…

Martin VESELOVSKÝ: Ano.

Vladimír KARAS: Třeba, všechno začne zářit a vlastně už, už pak nerozlišíte jednotlivé detaily.

Martin VESELOVSKÝ: To, tomu rozumím, chápu to správně, že…

Vladimír KARAS: Gravitační vlny na to nejsou citlivé.

Martin VESELOVSKÝ: Pomocí těch gravitačních vln, nebo jejich detekce se můžete možná podívat na úplný…

Vladimír KARAS: Ano.

Martin VESELOVSKÝ: Počátek vesmíru?

Vladimír KARAS: Ano, ano, ano. Že můžeme dohlédnout ještě dál za takový ten poslední jaksi horizont daný tou ionizací toho záření, té hmoty a můžeme ty gravitační vlny na tohle to, jako nejsou nijak citlivé a procházejí i z těch nejranějších období toho velkého třesku.

Martin VESELOVSKÝ: O čem se to bavíme? Nejranější období? Jak, jak blízko tomu údajnému počátku?

Vladimír KARAS: Když se dostaneme úplně k tomu počátku, tak tam pak nepochybně už ta Einsteinova teorie, kterou teď říkáme, že jsme potvrdili, tak tam už také bude mít limity. Takže my se nemůžeme dostat až k úplné nule, úplnému počátku toho vesmíru, který mimochodem se dnes klade na dobu před, něco přes 13 miliard rok, roků, před 13 miliardami let, takže se nemůžeme dostat až přesně k tomuto okamžiku, ale na nepatrný zlomek sekundy těsně po tom, tam již můžeme s pomocí těch gravitačních vln něco zjistit. Zatímco s pomocí toho záření je to až v mnohem pozdější době.

Martin VESELOVSKÝ: No a pak ještě jedna věc, a ta vlastně souvisí s tím, co jste říkal. Jsou na to potřeba peníze, to je celkem logické. Ve Spojených státech ten experiment LIGO, pokud se nepletu, má dvě destinace, každou v jiném…

Vladimír KARAS: Ano.

Martin VESELOVSKÝ: …státě Spojených států amerických.

Vladimír KARAS: Ano.

Martin VESELOVSKÝ: Jak velká šance je, že takových laboratoří, nebo přístrojů, takových, ano přístrojů, bude po světě víc?

Vladimír KARAS: No já si myslím, že, že by se začaly zdvojovat přímo tyhle přístroje asi není pravděpodobné. Ty jsou opravdu extrémně nákladné a pracné a snad to ani není cílem. Určitě budou vědci pracovat tady na tom zlepšování tady toho konkrétního přístroje. Oni vlastně zaznamenali ty gravitační vlny v okamžiku, kdy zvýšili jeho citlivost o další jaksi krok, tak ihned potom už se dostali přes ten limit a zaznamenali je, tak to budou určitě zlepšovat dál. Ale i ten přístroj má své fundamentální hranice v tom, na jakých frekvencích je schopný detekovat ty gravitační vlny. Takže kupříkladu tohle LIGO tedy zaznamenává obíhající černé díry kolem sebe a ty obíhají prostě na frekvenci řádově několika minut kupříkladu, nebo sekund, ale jsou jiné procesy, třeba z toho počátku vesmíru, které fungují na jiných vlnových délkách a v tom případě ten přístroj musí být úplně jiného charakteru. Takže kupříkladu Evropská kosmická agentura plánuje vyslání podobného, nebo ne podobného, jiného, ale také interferometru do vesmíru. Čili jiný, to bude další přístroj, ale ten jeho charakter bude naprosto jiný. To bude sada družic ve vesmíru.

Martin VESELOVSKÝ: Rozumím. Tak jednak děkuju pěkně za výklad, pane řediteli a díky za rozhovor.

Vladimír KARAS: Rádo se stalo.

Martin VESELOVSKÝ: Na shledanou.

Vladimír KARAS: Na shledanou.

Související: Rozhovory DVTV ke stažení do mobilu. Vyzkoušejte audio podcast >

 

DOPORUČUJEME

reklama

DVTV