Az idei fizikai Nobel-díjasok eredményei adják a csíráját annak az új kísérletnek, amelynek keretében az Európai Űrügynökség (ESA) a gravitációs hullámok észlelésére a világűrbe tervez egy gravitációs hullám-detektort – mondta Frei Zsolt Széchenyi-díjas fizikus, az ELTE TTK Fizikai Intézetének igazgatója, Atomfizikai Tanszékének tanszékvezető egyetemi tanára.
Az idei fizikai Nobel-díjjal elismert kutatások gyökereihez visszanyúlva felidézte, hogy Einstein – a fizikában szokatlan módon – nem kísérleti felfedezések magyarázatára hozta létre az általános relativitáselméletet 1915-ben, hanem gondolatkísérletek alapján jutott arra, hogyan kellene működnie az univerzumnak.
Ennek az elméletnek vannak érdekes megoldásai, ilyen a gravitációs hullámok létezése is, amelyet az általa vezetett csoport is egy évtizeden keresztül vizsgált a LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) projekt részeként, de a fekete lyukak is ennek az Einstein-egyenletnek a megoldásaként jönnek ki, bár maga Einstein megkérdőjelezte, hogy léteznek fekete lyukak.
Az első kísérleti bizonyítékot arra, hogy vannak fekete lyukak, indirekt módon szerezték 1963-ban, amikor Maarten Schmidt felfedezte az első kvazárt (kvázi csillagszerű objektum). A 20. század legelején kiszámolták, hogy mekkora lehet egy csillag legnagyobb fényessége, aminek a gravitáció még ellent tud tartani, ezt nevezték el Eddington Limitnek. Így derült ki a kvazárról, hogy nem csillag, hiszen nagyobb volt a fényessége ennél a limitnél. A tudósok ebből rájöttek, hogy ez csak egy fekete lyuk lehet, amelybe anyag hullik be, amelynek le kell lassulnia és így annyi energiát veszít, hogy az mind kisugárzódik. Ez volt az első indirekt bizonyíték, hogy vannak fekete lyukak.
A brit Roger Penrose-nak azért ítélték oda idén a Nobel-díjat, mert 1965-ben pontos leírását adta ezeknek a fekete lyukaknak – mutatott rá Frei Zsolt.
Ezt követően arra is rájöttek, hogy ezek szuper nehéz fekete lyukak lesznek, mert ahogy anyagot szívnak magukba, egyre nőnek. Ha összeütközik egy galaxis egy másikkal, akkor a két fekete lyuk is közel kerül egymáshoz és azok is összeolvadnak és ettől még nagyobbra nő a tömegük – magyarázta Frei Zsolt, hozzátéve, hogy ebből gondolták azt a tudósok, hogy léteznek nagyon nehéz fekete lyukak a galaxis közepén.
A másik két idei díjazott, Reinhard Genzel és Andrea Ghez azért kap Nobel-díjat, mert megtalálták a galaxisunkban ezt a szuper nehéz fekete lyukat – mondta Frei Zsolt, felidézve, hogy a csillagászok infravörös távcsöveken keresztül figyelték meg a csillagok mozgását a galaxis középpontjában. Tíz év alatt kirajzolódtak a csillagok elnyúlt ellipszispályái, és mivel Kepler törvényei alapján keringenek a fekete lyuk körül ezek a csillagok, a kutatók ki tudták számolni, hogy milyen tömegű vonzócentrum van az ellipszis középpontjában. Így jöttek rá, hogy egy négymillió naptömegű fekete lyuknak kell lennie a galaxisunk középpontjában. Ezek alapján a közeli galaxisokban is megtalálták ezeket a fekete lyukakat.
Az, amiért ma a három csillagásznak Nobel-díjat ítéltek, a csírája a fekete lyukak összeolvadásából származó gravitációs hullámok észlelésére tervezett új projektnek, a LISA-nak (Laser Interferometer Space Antenna) – hangsúlyozta, Frei Zsolt, aki Magyarországot képviseli az ESA új kutatásában.
A világűrbe tervezett gravitációshullám-detektor sokkal nagyobb lesz, mint a földi LIGO, 5 millió kilométer lesz a karhossza és a nagyobb hullámhosszú, szupernehéz fekete lyukak összeolvadásából származó gravitációs hullámokat fogja fölfogni.
„Pontosan azokat, amit ezek a szupernehéz fekete lyukak a galaxisok ütközésekor, összeolvadásakor kibocsátanak”
– mondta, hozzátéve, hogy kollégáival kiszámolták, hogy egy szuper nehéz fekete lyuk hány ütközésen megy keresztül élete során, azt találták, hogy tíz, de akár ezer ütközésre is van ideje az univerzum életkorában.
