გრავიტაციული ტალღები

„მე არასდროს ვფიქრობ მომავალზე, ის ისედაც სწრაფად მოვა.“ – ეს სიტყვები დაახლოებით ასი წლის წინ ითქვა. ხსენებული სიტყვების ავტორი ახლა აღარ ფიქრობს, ის ცოცხალი არ არის, მაგრამ მისი ნააზრევი დღემდე მილიონობით ადამიანს აფიქრებს.

ასი წლის წინ ალბერტ აინშტაინმა გრავიტაციული ტალღების არსებობა იწინასწარმეტყველა. მართლაც, მისივე სიტყვების არ იყოს, მომავალი ნამდვილად მალე მოვიდა, 2016 წლის 11 თებერვალს მისი წინასწარმეტყველება ოფიციალურად დადასტურდა. თეზისი ემპირიულობად გარდაისახა.

სულ რაღაც ერთი საუკუნის წინ აქსიომად ითვლებოდა, რომ ჩვენ ვცხოვრობთ სამყაროში სადაც დრო უნივერსალურია. 1915 წელს აინშტაინი ახერხებს ფარდობითობის სპეციალური თეორიის განზოგადებას, ეს არის გრავიტაციული და ინერციული მასების ტოლობა. აინშტაინი ამით მიდის ფარდობითობის ფუნდამენტურ, ზოგად პრინციპთან, სადაც გრავიტაცია სივრცე-დროის გეომეტრიული თვისებაა. კერძოდ, სივრცე-დროის სიმრუდე დაკავშირებულია ენერგიასა და იმპულსთან. თეორიის თანახმად, გრავიტაციული ველი შედეგი უნდა ყოფილიყო სივრცე-დროის კონტინუუმის გამრუდებისა, რაც მატერიალური სხეულებისგანაა გამოწვეული.

არავინ იცოდა, რომ ჩვენი სამყარო ფარდობითია და მატერია დროსთან პირდაპირ კავშირშია. მეტიც, აღმოჩნდა, რომ გრავიტაციას შესძლებია დროში გვამოგზაუროს ისევე, როგორც მფრინავმა ხალიჩამ, რომლის კონცეფციამაც სხვადასხვა ტექნოლოგიების ჩარევით შეისხა ხორცი.

ამით კაცობრიობის ისტორიაში ახალ ერას ჩაეყარა საფუძველი. დრო და სივრცე არ არის განცალკევებული, ისინი ერთ მთლიანობას წარმოადგენენ და ერთმანეთში არიან გადაჯაჭვული. რაც უფრო მასიურია სხეული, ის უფრო ამრუდებს სივრცეს, შესაბამისად დროსაც. მაგალითისთვის, წარმოვიდგინოთ მზის სისტემა, მზე საკმარისად მასიურია იმისთვის, რომ მოახერხოს სივრცე-დროის გამრუდება, ეს წარმოშობს მიზიდულობას, სწორედ ამიტომ მოძრაობენ პლანეტები მზის გარშემო.

აინშტეინის მიხედვით, გრავტაციას უნდა ჰქონოდა გამოსხივება. ისინი შორდებოდნენ წყაროს, ვრცელდებოდნენ სინათლის სიჩქარით, მაგრამ ჩვეულებრივ გარემოში, მისგან დაშორებულ რეალობაში მათი დაფიქსირება ძალაინ რთული უნდა ყოფილიყო. გამომდიანრე იქიდან, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღებისგან განსხვავებით, გრავიტაცია ძალიან სუსტია.

აინშტაინის თეორიის პრაქტიკაში შემოწმებაზე მუშაობა ჯერ კიდევ სამოციან წლებში დაიწყეს. დაიწყო მუშაობა პროექტებზე, რომლის შედეგიც უნდა ყოფილიყო დანადგარი, დანადგარის მიზანი კი გრავიტაციული ტალღების დაფიქსირება იქნებოდა. წყალი აიმღვრა მას შედმეგ, რაც 1960 წელს ტეოდორ მეიმანმა შექმნა პირველი ლაზერი, იგივე სინათლის გაძლიერება იძულებული გამოსხივების მეშვეობით. მალევე, 1962 წელს, მას შემდეგ რაც ლაზერი იქნა აღმოჩენილი, გაჩნდა თეზისი რომ უნდა გამოეყენებინათ ორი მასა და მათგან გაკეთებულიყო ანტენა. ეს ყვლაფერი იმიტომ, რომ გრავიტაციული კონტაქტი ხდება სუსტად, შესაბამისად სუსტია გამოსხივება.  საჭირო იყო გიგანტური მასები, მაგალითისთვის ორმაგი ვარსკვლავური სისტემები. მიუხედავად იმისა, რომ მსგავსი კოსმოსური სხეულების მიერ გამოსხივებული ენერგია კოლოსალურია, ჩვენგან დაშორებული მანძილის გამო გამოსხივების მხოლოდ მცირე ნაწილი აღწევს.

სწორედ ამისთვის შეიქმნა ლიგოს ობსერვატორია. (ლაზერული ინტერფერომეტრიის გრავიტაციულ-ტალღური ობსერვატორია). ეს არის გრავიტაციულ-ტალღური ობსერვატორია, რომელიც ორი, ერთმანეთისგან 3000 კილომეტრის მანძილზე დაშორებული, ზუსტად ერთნაირი დეტექტორებისგან შედგება.

რამდენიმე წლიანი შრომის შემდეგ, შედეგი კვლავ არ ჩანდა, ფინანსები კი რაც ობსერვატორიას სჭირდებოდა სულ უფრო და უფრო იზრდებოდა. 2015 წლის 19 მაისს, 7 წლიანი მოდერნიზაციის შემდეგ ლიგომ მუშაობა განაახლა. პროექტში ა.შ.შ. და 14 სხვა სახელმწიფო იღებდა მონაწილეობას. პროექტი საერთო ჯამში 370 მილიონი დოლარი დაჯდა. პროგრამის ხელმძღვანელებმა დეტექტორებზე მომუშავე გუნდს გამოსაცდელად ყალბი სიგნალებიც კი გაუვრცელეს, რათა მათ კომპეტენტურობაში დარწმუნებულიყვნენ.

და აი, 2015 წლის, 14 სექტემბერს, ლიგომ ეს შეძლო! მეცნიერებმა გრავიტაციული ტალღების პირდაპირი დამზერა მოახერხეს. ინფორმაციას გადამოწმება სჭირდებოდა და მხოლოდ ნახევარი წლის შემდეგ, 2016 წლის, 11 თებერვალს ინფორმაციის გასაჯაროება მოხერხედა.

რატომ ახლა და არა აქამდე?

პასუხი ისეთია, რომ ნებისმიერ სამეცნიერო ფანტასტიკის მწერალს შეშურდება. ტალღების წყარო, ორი შავი ხვრელის შერწყმა აღმოჩნდა, რომელიც შედეგად ერთ გიგანტურ შავ ხვრელად ჩამოყალიბდა. ისინი მილიონობით წლის განმავლობაში ერთმანეთის გარშემო ბრუნავდნენ, როგორც ამას მეცნიერები უწოდებენ „ცეკვავდნენ“. ისეთი მასიურები და სწრაფები იყვნენ, ნელ-ნელა კარგავდნენ გრავიტაციულ ენერგიას, ამიტომაც უფრო და უფრო უახლოვდებოდნენ ერთმანეთს. როგორც ეს ჩვენი მზის სიტემის შემთხვევაშია, რაც უფრო ახლოსაა პლანეტა მზესთან, მით უფრო სწრაფია მისი ბრუნვა, ასევე ხდებოდა შავი ხვრელების შემთხვევაშიც. რაც უფრო უახლოვდებოდნენ ერთმანეთს, მით უფრო სწრაფად ბრუნავდნენ. ბოლოს შავი ხვრელები ერთმანეთთან ისე ახლოს აღმოჩნდნენ, რომ თითქმის სინათლის სიჩქარით ტრაილებდნენ. მეცნიერებმა დაითვალეს და გამოვიდა, რომ საბოლოო შერწყმამდე, მხოლოდ ერთ წამში მათ გამოჰყვეს იმხელა ენერგია, რასაც მზე მთელი თავისი არსებობის განმავლობაში ვერ გამოიმუშავებს.

ამ ორი გრავიტაციული მონსტრის შეჯახებამ, რომელიც თავისმხრივ 1,3 მილიარდი წლის წინ მოხდა, სივრცე-დროის გამრუდება ისეთი მასშტაბებით შეძლო, რომ მათგან წამოსულმა გრავიტაციულმა ტალღებმა ჩვენამდეც მოაღწია. იმისთის, რომ წარმოვიდგინოთ შეჯახების მასშტაბები, ლიგოს მეცნიერების თქმით, ერთი შავი ხვრელის მასა 28 მზის მასას აჭარბებდა, ხოლო მეორესი 35 ისას და ისინი თითქმის სინათლის სიჩქარით ბრუნავდნენ. შეჯახების შედეგად მივიღეთ 62 მზის მასის მქონე შავი ხვრელი.

წარმოიდგინეთ, მილიარდ სამასი ათასი წელი, სწორედ ამდენი ხანი მოდიოდა ხსენებული გრავიტაციული ტალღები დედამიწამდე. ლოგიკურია, გზად ის სულ უფრო და უფრო კარგავდა ენერგიას, მაგრამ მიუხედავად ამისა ის ბევრად ძლიერი აღმოჩნდა, ვიდრე ყოველი ტალღა, რომელსაც ჩვენს პლანეტაზე მატერია წარმოქმნის. თუმცა, რომ არა ლიგოს დეტექტორების ზესენსიტიურობა, ვერც მათი დაფიქსირება მოხერხდებოდა.

„ორი დეტექტორი, ათასი მეცნიერი, 16 ქვეყანა, 25 წელი და დღეს.. ჩვენ ეს შევძელით!“ ასე დაიწყო კონფერენცია, რომელმაც კაცობრიობას ოფიციალურად ამცნო გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენის შესახებ.

„მნიშვნელოვანია, რომ ჩვენ აღმოვაჩინეთ გრავიტაციული ტალღები, მაგრამ ყველაზე საინტერესო ისაა თუ რა გველის შედმეგ. 400 წლის წინ გალილეო გალილეიმ თავისი ტელესკოპით გაიხედა კოსმოსში და ამით დაიწყო თანამედროვე ასტრონომია. ვფიქრობ, რომ დღეს იწყება არანაკლებ მნიშვნელოვანი ახალი ეტაპი, ჩვენ გავხსენით სრულიად ახალი ფანჯარა.“ განაცხადა პრესკონფერენციაზე ფრანც კორდობამ, ნაციონალური სამეცნიერო ფონდის დირექტორმა.

რა არის უმნიშვნელოვანესი?

ერთხელ და სამუდამოდ ემპირიულად დადასტურდა დრო-სივრცის გრავიტაციული რხევა. პირველად მოხერხდა გრავიტაციული ტალღების პირდაპირი დამზერა. ფარდობითობის ბოლო წინასწარმეტყველება გამართლდა. კიდევ ერთხელ დადასტურდა შავი ხვრელების არსებობა. გაჩნდა კოსმოსზე გრავიტაციული დამზერის საშუალება. როდესაც ისეთი ექსტრემალური ობიექტები, როგორიც შავი ხვრელებია, ერთმანეთში ერწყმებიან, ამ მომენტში ხდება ჩვენთვის სრულიად აუხსნელი მოვლენები, კონკრეტულ მომენტში ჩვენ ვერც ფარდობითობის თეორია გვეხმარება და ვერც ჩვენს ხელთ არსებული ინფორმაცია კვანტურ სამყაროზე. გრავიტაციული ტალღები კი პირდაპირი შთამომავლები არიან მსგავსი მოვლენების, მათ უნდა გააჩნდეთ ინფორმაცია, ისინი უნდა იყვნენ მატარებელი იმ ინფორმაციის რაც შეიძლება ჩვენთვის სრულაიდ ახალი ფანჯარა აღმოჩნდეს.

„ამ მომენტამდე ჩვენ ვიყურებოდით ცაში, მაგრამ არ გვესმოდა მუსიკა“, -განუცხადა ჟურნალისტებს აღმოჩენის გუნდის წევრმა, ასტროფიზიკოსმა საბოლჩ მარკამ.

რას მოიტანს აღმოჩენა?

სამომავლოდ, გრავიტაციული-ტალღური ანტენებით შესაძლებელი იქნება სამყაროს აჩქარებული გაფართოების ზუსტი გაზმოვა, ნეიტრონული ვარკსვლავების სფერული ფორმიდან გადახრის დადგენა, ასევე კოსმოსური სიმების (თუ ის მართლა არსებობს) აღმოჩენა.

მაინც, რაში დაიხარჯა ამხელა რესურსები, როგორც ფიზიკური, მენტალური, ასევე ფინანსური, რაც თეორიულად ისედაც დამტკიცებული იყო?

ამაზე შეიძლება შემდეგი მაგალითი მოვიყვანოთ, მაგალითი, რომელიც ისტორიის მიერ არის დადასტურებული: მაშინ როდესაც 1897 წელს ჯ.ჯ. ტომსონმა პირველად მოახდინა ელექტრონის დამზერა, ჯერ კიდევ ვერავინ წარმოიდგენდა, რომ ტექნოლოგია რაზეც ჩვენი დღევანდელი ყოველდღიური ცხოვრებაა დამოკიდებული მეტწილად სწორედ ამ აღმოჩენაზე იქნებოდა დაშენებული.

უკვე დღეს შენდება ახალი გრავიტაციული ტელესკოპები. ოც წელიწადში კოსმოსში გაფრინდება ახალი გრავიტაციული ლაზერული აპარატი. ის ათასჯერ უფრო ზუსტი და მგრძნობიარე იქნება ვიდრე დღევანდელი ტექნოლოგიები. ამიტომაც, შეკითხვაზე თუ რისთვის ხდება ეს ყველაფერი, შეგიძლიათ წარმოიდგინოთ, რომ ისევე როგორც ოდესღაც ზღაპრული მფრინავი ხალიჩა – დღეს მართლა გაფრინდა, გინდაც თვითმფრინავის სახით, ოდესღაც ჩვენც შევძლებთ სივრცე-დროის იმ სახით გამრუდებას როგორც ამას შავი ხვრელები ახდენენ და ერთხელაც ჩვენც დავიწყებთ დროში მოგზაურობას, ისე როგორც ამას სხვადასხვა მითების და სამეცნიერო ფანტასტიკის გმირები აკეთებენ.