Albert Einstein száztíz éves elmélete eddigi legszigorúbb tesztjén bizonyított
A világon elég kevés olyan gravitációshullám-detektor található, amellyel az extrém űrbeli eseményekből származó jeleket lehet fogni, és ezekből is csak az egyik dolgozott 2025. január 14-én, amikor befogták az eddigi legerőteljesebb gravitációshullám-jelet, amit valaha sikerült detektálni. A jelet a VIRGO létesítmény berendezéseivel észlelték, és a GW250114 jelű esemény olyan intenzívnek bizonyult, hogy megfelelő alapot adott Albert Einstein 1915-ben bemutatott általános relativitáselméletének tesztelésére.
“A rendkívül magas hálózati jel-zaj arány különösen alkalmassá teszi a GW250114 eseményt annak vizsgálatára, hogy Einstein általános relativitáselmélete, és különösen annak forgó vákuum fekete lyukra vonatkozó megoldása, pontosan írja-e le a megfigyelt gravitációs sugárzást.”
- magyarázzák a kutatók frissen megjelent tanulmányukban.
A hangos gravitációshullám-jel forrása egy különleges esemény volt: két, egyenként nagyjából 30 naptömegnyi fekete lyuk összeolvadása, ami egyedülállóan magas, körülbelül 76-80 jel-zaj arányú (SNR) gravitációshullám-jelet generált - összehasonlításképpen, a korábbi jelek “legjobbja” 42 értékű volt. A fekete lyukak összeolvadásának folyamata három fázisra osztható: elsőként a fekete lyukak elkezdenek egymás körül keringeni spirális mozgással egyre közelebb kerülve egymáshoz, majd összeütköznek, végül kialakul belőlük egy maradvány fekete lyuk, ami speciális gravitációshullám-jeleket indít útnak (bár az első két fázisban is keletkeznek gravitációs hullámok). Ezt az utolsó szakaszt hívják ringdownnak, azaz lecsengési fázisnak és ez a másodperc törtrésze alatt bekövetkező periódus sokat elárul a kialakuló fekete lyuk tömegéről, valamint forgási irányáról.
“Ha az általános relativitáselmélet megállja a helyét, akkor a (lecsengési) módusoknak a frekvenciái és bomlási rátái meghatározott értékeket vesznek fel, amelyeket kizárólag a maradvány fekete lyuk tömege és forgási állapota határoz meg.
Egyes alternatív elméletekben azonban a módusok hipotetikus mezőktől, valamint az elektromos töltéstől is függnek, amellyel a maradvány rendelkezhet.” - írja a Amerikai Fizikusok Társasága - “Az együttműködés többféle lecsengési módust azonosított a GW250114 során.
A mért frekvenciák és bomlási ráták összhangban voltak az általános relativitáselmélet előrejelzéseivel,
a bizonytalanságok pedig néhány százaléktól több tíz százalékig terjedtek.”
A tanulmány összegzése szerint: “ezek az eredmények az eddigi legszigorúbb, egyetlen eseményen alapuló igazolását jelentik az általános relativitáselméletnek és a fekete lyukak Kerr-jellegének, és kiemelik a feketelyuk-spektroszkópia jelentőségét a jövőbeli gravitációshullám-megfigyelésekben.”
(Fotó: A. Simonnet/Sonoma State University; LIGO-Virgo-KAGRA Collaboration; University of Rhode Island)
