Naukowcy ponownie potwierdzili ogólną teorię względności Alberta Einsteina z niespotykaną dotąd precyzją poprzez wykrycie najpotężniejszego zarejestrowanego dotychczas zdarzenia związanego z falą grawitacyjną. Sygnał nazwany GW250114 pochodzi z połączenia dwóch czarnych dziur i stanowi najwyraźniejsze potwierdzenie przewidywań Einsteina dokonanych sto lat temu.
Nowa era w wykrywaniu fal grawitacyjnych
Zderzenie zostało wykryte w 2025 roku przez sieć zaawansowanych detektorów fal grawitacyjnych, w tym Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) w USA i detektor Virgo we Włoszech. Instrumenty te są znacznie bardziej czułe niż ich odpowiedniki z 2016 r., co zapewnia wyjątkowo czyste dane. Ta przejrzystość jest kluczowa, ponieważ pozwala na rygorystyczne testowanie podstawowych praw fizyki.
Wcześniej GW250114 wykorzystano do potwierdzenia twierdzenia Stephena Hawkinga, które stwierdza, że horyzont zdarzeń powstałej czarnej dziury nie zmniejszy się w porównaniu z łącznym rozmiarem jej poprzedniczek. Wyniki potwierdziły teorię Hawkinga z niemal całkowitą pewnością. Teraz zespół kierowany przez Keefe Mitmana z Cornell University posunął się dalej w analizie, bezpośrednio porównując zdarzenie z równaniami Einsteina.
Jak ogólna teoria względności przewidziała zderzenie
Teoria Einsteina opisuje, jak masa zagina czasoprzestrzeń, determinując ruch obiektów w niej. W zastosowaniu do łączenia się czarnych dziur równania przewidują określoną sekwencję: czarne dziury spiralnie łączą się, przyspieszają, zderzają, a następnie wibrują z określonymi częstotliwościami, jak dzwoniący dzwon.
Poprzednie zdarzenia nie były wystarczająco ostre, aby przetestować te „tryby zanikania”, ale GW250114 był wystarczająco mocny, aby przeprowadzić dokładne testy. Zespół Mitmana modelował oczekiwane częstotliwości w oparciu o równania Einsteina i znalazł zaskakującą zgodność z zaobserwowanymi danymi.
„Amplituda, którą mierzymy w danych, niezwykle dobrze zgadzają się z przewidywaniami numerycznej teorii względności” – wyjaśnił Mitman. „Równania Einsteina są bardzo trudne do rozwiązania, ale kiedy je rozwiązujemy i obserwujemy przewidywania ogólnej teorii względności w naszych detektorach, oba wyniki są zgodne”.
Co to oznacza dla przyszłości fizyki
Najnowsze wyniki potwierdzają wiarygodność ogólnej teorii względności. Laura Nuttall z Uniwersytetu w Portsmouth stwierdziła: „Wszystko wydaje się być zgodne z tym, co Einstein powiedział o grawitacji”. Badanie uwypukliło jednak również ograniczenia detektorów prądu.
Choć zgodność jest silna, nie może wykluczyć odchyleń sięgających 10%. Mitman zauważył, że niepewność ta będzie się zmniejszać wraz ze wzrostem czułości detektora. Jeśli pojawią się rozbieżności, będzie to oznaczać, że teoria Einsteina jest niekompletna lub błędna.
Poszukiwanie większej precyzji będzie kontynuowane, w miarę jak naukowcy będą obserwować coraz więcej wydarzeń i udoskonalać swoje instrumenty. Każda obserwacja przybliża nas do zrozumienia podstawowych praw wszechświata i tego, czy wizja Einsteina pozostanie nienaruszona.
