See oli aasta tagasi, kui kirjutasin gravitatsioonilainete esmakordsest avastamisest. Nüüd on sel ala tehtud uus põhjapanev samm. Et seda paremini mõista, olgu veelkord lühidalt kirjeldatud gravitatsioonilainete mõistet.
Teatavasti on gravitatsioon jõud, mis avaldub kõikide masside vastastikkuses tõmbumises. Päikese mass, näiteks, on hiiglaslik ning selle gravitatsioonijõud ehk teaduslikus keeles gravitatsiooniväli, ulatub kaugele süvaruumi, hoides ta ümber tiirlevad planeedid orbiitidel. Planeetide massid on väiksemad ja nende gravitatsioon on vastavalt nõrgem. Nad on siiski küllaldased, et hoida planeedi ümber tiirlevad kuud orbiitidel, nagu Maakera hoiab Kuud ja Jupiter valvab oma kuude karja. Planeedi mass määrab gravitatsiooni kaudu ka ta pinnal leiduvate esemete kaalu.
Oletame nüüd, et järsku väheneb Maakera mass, ütleme, poole peale. Vastavalt väheneb gravitatsiooniväli Maa ümber ja teie kaal väheneb ka 50%. See pole aga kõik! Muudatus gravitatsiooniväljas laieneb nagu laine igas suunas valguse kiirusega ja 1.3 sekundit hiljem teab sellest ka Kuu.
Kui tugev selline laine siis on? Albert Einstein, kes oma 1916 avaldatud üldise relatiivsusteooria alusel gravitatsioonilainete eksistentsi ette kuulutas, kahtles et neid laineid üldse avastada saab, sest võrreldes elektromagneetilise lainetusega (raadiolained, valgus, röntgen-, gammakiirgus jne.) on nad triljoneid kordi nõrgemad.
’70-tes aastates tehti katseid gravitatsioonilainete eksistentsi tõestada. Nagu karta oli, kindlaid tulemusi ei saavutatud. Alles septembris 2015 (1) õnnestus see, appi võttes erakordse tundlikkusega LIGO (Laser Interferometer Gravitationalwave Observatory) süsteemi – mitmemiililise ulatusega mõõteaparatuurid Louisianas ja Washingtoni osariigis. Avastatud mikroskoopilise võnke allikaks osutus kahe nn. musta augu (2) ühinemine, üks suuruselt 36, teine 29 Päikese massi, 1300 miljoni valgusaasta kaugusel meist!! Ehkki ühinemise tagajärg oli gigantne gravitatsioonilaine, jõudis suure kauguse tõttu meieni vaid ülinõrk signaal. Aga algus oli tehtud ja sellega avati inimkonnale senise elektromagneetilise akna kõrval teine aken, mis võimaldab uurida ümbritsevat maailmaruumi.
Vahepeal on LIGO teinud juba 3-4 uut avastust mustade aukude ühinemise alal. Siiski puudus veel üks lüli: jälgida mingit kosmilist sündmust nii gravitatsioonilaine kui valgussignaali kaudu, sest näiteks must auk ju valgust välja ei lase ja nii pole temast võimalik mingit nähtavat tunnistust saada.
Möödunud augustis ületati ka see tõke. Meist 130 miljoni valgusaasta kaugusel olevas galaktikas NGC 4993 põrkasid kokku kaks neutrontähte (3). Tekitatud gravitatsioonilainet näitas LIGO, kuid mõni sekund hiljem nägi Maakera orbiidis tiirlev NASA Fermi Gamma Ray Observatory valgusvälgatust taevas. Optilise teleskoobiga avastati, et eelmainitud galaktikasse oli ilmunud uus, sinakas tähesarnane moodustis. Sellega avati teadusele esmakordselt kaks sõltumatut teed – elektromagneetiline ja gravitatsioonil põhinev – kosmiliste loodusnähtuste paralleelseks uurimiseks.
Aastal 2015 praotatud aken avaneb seega üha enam ja sellega kasvab inimkonna arusaam teda ümbritsevast universumist.
Raul Pettai
Märkused:
(1) Vabandan, et eelmises artiklis seisis eksikombel veebruar 2016.
(2) Must auk – ülisuure gravitatsiooniga taevakeha mille pinnast ükski osake, ka valgus, enam välja ei pääse.
(3) Neutrontäht – gravitatsioonilise kokkuvarisemise tagajärjel kokkusurutud täht, milles tavalise mateeria ehituskivid – aatomiosakesed prootonid ja elektronid – on surve tõttu surutud kokku neutroniteks. Sellise taevakeha läbimõõt on veel vaid 10-15 km, aga ta aine tihedus ületab 1017 kg/m3!
