Ladies and gentlemen, wehave detected gravitational waves. we did it!" - ფლორიდის უნივერსიტეტის პროფესორის, LIGO ექსპერიმენტული კოლაბორაციის პრესსპიკერის, დევიდ რაითზის ეს სიტყვები აღნიშნავს სრულიად ახალი -გრავიტაციული ტალღების ასტრონომიის ეპოქის დასაწყისს, სულ მცირე იმას, რომ ცოტა ხანში  სამყაროს შესახებ ბევრად მეტი გვეცოდინება.

მე - დარგის მოქმედ მკვლევარს, ვისთვისაც გრავიტაციული ტალღების შესწავლა ყოველდღიური საქმიანობაა -ეჭვი არასოდეს შემპარვია მათ არსებობაში, ისევე, როგორც თანამედროვე სამეცნიერო საზოგადოების, ალბათ, 99%-ს. მეტიც, გრავიტაციული ტალღების არსებობის თითქმის უტყუარი, მაგრამ არაპირდაპირი მინიშნება 70-იანი წლებიდან გვხვდება. მიუხედავად ამისა, LIGO-ს შედეგი ჩემთვის დღემდე წარმოუდგენელი და აღმაფრთოვანებელია: 11 თებერვალს, ტალღების პირდაპირი დეტექტირებით, ჩვენ შევძელით, აღგვებეჭდა მილიარდი წლის წინანდელი ისტორია, რომელიც გაგრძელდა წამზე ნაკლები დროის განმავლობაში!

აინშტაინის ზოგადი ფარდობითობის თეორია

გრავიტაციული ტალღების არსებობა აინშტაინის მიერ 1916 წელს აღმოჩენილი ზოგადი ფარდობითობის თეორიის წინასწარმეტყველებაა. აღნიშნული თეორიის მიხედვით, სივრცე-დრო წარმოადგენს „სცენას“ მატერიისთვის, რომელზეც ნებისმიერ ობიექტს - მათ შორის ჩვენ - გვაქვს საკუთარი ადგილი (შეგვიძლია, ვიმოძრაოთ ნებისმიერი სივრცითი მიმართულებით და მხოლოდ „წინ“ დროში). ამავდროულად, სივრცე-დროითი სცენა არ არის „უძრავი“. აინშტაინის თეორიის თანახმად, ნებისმიერ ობიექტ A-ს, რომელსაც ამა თუ იმ სახის ენერგია აქვს,  თავის გარშემო სივრცე-დროის გამრუდება შეუძლია. სხვა, ახლოს მყოფი ობიექტი B გამრუდებულ სივრცე-დროში იცვლის მოძრაობის მიმართულებას და ამ ცვლილებას აღიქვამს, როგორც მიზიდულობას A-სკენ. ნიუტონის გრავიტაციული მიზიდულობის ძალას, რომელიც სასიცოცხლო მნიშვნელობისაა ჩვენს ყოველდღიურ ცხოვრებაში, ზოგადი ფარდობითობის თეორიის ენაზე სწორედ ამგვარი ფორმულირება აქვს.

თუკი ობიექტები A და B „სხედან“ გაუნძრევლად, სივრცე-დროითი „სცენა“ მათ გარშემო ასევე უძრავია; მაგრამ ნებისმიერი სახის დინამიკა (A-ს და B-ს სწრაფი მოძრაობა ერთმანეთის გარშემო, მასის/ენერგიის გაცვლა, ა.შ.) წარმოშობს მცირე შეშფოთებებს სივრცე-დროით ბოჭკოში. ასეთ შეშფოთებებს, იმავე გრავიტაციულ ტალღებს, შეუძლიათ მოგზაურობა -ზუსტად ისევე, როგორც ტბის ზედაპირის შეშფოთება ვრცელდება მასში კენჭის ჩაგდებისას, თუმცაღა წყლის ტალღისგან განსხვავებით, გრავიტაციული ტალღები ძალიან სუსტად ურთიერთქმედებს გარემოსთან. შესაბამისად, მაშინ, როდესაც კენჭის ჩაგდებისას ტბის ზედაპირზე წარმოქმნილი ტალღა ვრცელდება სულ რაღაც რამდენიმე მეტრის მანძილზე, გრავიტაციულ ტალღებს შუძლიათ, გადმოკვეთონ მთელი ხილული სამყარო მილიარდობით წლის განმავლობაში, პრაქტიკულად, შესუსტების გარეშე. სწორედ ეს ფაქტი გვაძლევს უნიკალურ საშუალებას, შევისწავლოთ სამყაროს შორეული და აქამდე სრულიად უხილავი კუთხეები მათგან მომავალი გრავიტაციული სიგნალების მეშვეობით.

"A LONG TIME AGO IN A GALAXY FAR, FAR AWAY..."

სიგნალი, სახელწოდებით Gჭ150914, რომელიც დაახლოებით წამის მეხუთედი გრძელდებოდა, LIGO-ს ერთდროულად ორმა დეტექტორმა აშშ-ში, ვაშინგტონის და ლუიზიანის შტატებში დააფიქსირა. იგი აღწერს გრავიტაციულ ტალღას -სივრცე-დროითი ბოჭკოს მოძრავ შეშფოთებას -დაბადებულს ორი შავი ხვრელის შეჯახებისას, დაახლოებით მილიარდი წლის წინ. აღნიშნულმა ტალღამ ჩვენამდე მოსაღწევად მილიარდი წელი იმოგზაურა! საოცარია ინფორმაციის სიმდიდრე, რომელიც ძალზედ მოკლე და სუსტ „ხმაურს“ შეუძლია მოიტანოს ხილული სამყაროს კიდიდან: Gჭ150914-ს გაშიფრვა გვაძლევს ინფორმაციას შავი ხვრელების მასაზე (რამდენიმე ათეულჯერ მეტი მზის მასასთან შედარებით), სიჩქარესა და მის ცვლილებაზე სიგნალის ხანგრძლივობის განმავლობაში (0.3-დან 0.6 სინათლის სიჩქარემდე 0.2 წამში), გამოსხივებული ენერგიის სიდიდეზე (სამი მზის მასის ეკვივალენტი) და ა.შ.

აღსანიშნავია, რომ LIGO-ს სიგნალიდან დაახლოებით ნახევარ წამში კოსმოსურმა ტელესკოპმა Fერმი Gამმა-რაყ შპაცე თელესცოპე დაახლოებით იმავე მიმართულებიდან მომავალი ელექტრომაგნიტური ტალღა, ე.წ. გამა სხივები დააფიქსირა. გრავიტაციული ტალღებისგან განსხვავებით, დიდი შავი ხვრელების შეჯახების შედეგად ელექტრომაგნიტური გამოსხივება მოსალოდნელი არ არის. ეს უკანასკნელი სიგნალი წარმოადგენს ამჟამად თავსატეხს სამეცნიერო საზოგადოებისთვის, რომლის ამოხსნამ შესაძლებელია, ნათელი მოჰფინოს სამყაროში მიმდინარე სრულიად ახალი ტიპის ასტროფიზიკურ მოვლენებს.

...და ისევ LIGO-ს შესახებ 

მეცნიერებამ და ტექნოლოგიამ ბოლო 150 წლის განმავლობაში ენით აღუწერელი პროგრესი განიცადა. თემიდან რომ არ გადავუხვიოთ, საკმარისია იმის აღნიშვნა, რომ LIGO-ს მიერ აღმოჩენილი გრავიტაციული ტალღების სიგნალი -მისი ფორმა, ამპლიტუდა, ა.შ. -ძალიან დიდი სიზუსტით ემთხვევა ზოგადი ფარდობითობის თეორიის ფარგლებში შესრულებულ თეორიულ გამოთვლებს: ჩვენ დავინახეთ ზუსტად ის, რასაც ველოდით, თუმცა ჩემთვის, როგორც თეორეტიკოსი მეცნიერისთვის, განსაკუთრებულად განსაცვიფრებელია ის იუველირული სამუშაო, რომელიც ექსპერიმენტატორებმა გასწიეს 11 თებერვლის აღმოჩენისთვის სიცხადის შესაძენად.

როგორც ზემოთ აღვნიშნეთ, გრავიტაციული ტალღები წარმოადგენს სივრცე-დროითი ბოჭკოს მოძრავ შეშფოთებებს. ტალღის ჩავლით გამოწვეული სივრცის დეფორმაცია იწვევს ახლო-მახლო მდებარე ობიექტებს შორის მანძილის მცირე ცვლილებას -სწორედ ეს მოვლენა უდგას სათავეში გრავიტაციული ტალღების დეტექტირებაზე გათვლილ ექსპერიმენტებს. LIGO-ს კონკრეტულ შემთხვევაში 4 კილომეტრი სიგრძის დანადგარის ზომა გრავიტაციული სიგნალის ჩავლის შედეგად შეიცვალა მეტრის მემილიარდედის მემილიარდედის მეათედით და ექსპერიმენტატორებმა შეძლეს ამ ცვლილების დაფიქსირება! LIGO არის ყველაზე ზუსტი საზომი დანადგარი, რაც კი ადამიანს ოდესმე შეუქმნია.

LIGO ობსერვატორია ამერიკის შეერთებული შტატების ბიუჯეტს მილიარდ აშშ დოლარზე მეტი დაუჯდება. ამ დღეებში ინდოეთის მთავრობამ მხარი დაუჭირა LIGO-ს კიდევ ერთი დეტექტორის მშენებლობის დაფინანსებას. გრავიტაციული ტალღების შესასწავლად ანალოგიურ, არანაკლებ გრანდიოზულ პროექტებს გეგმავენ ევროკავშირი და ჩინეთიც. მიუხედავად იმისა, რომ ჯერჯერობით აბსოლუტურად გაურკვეველია გრავიტაციული ტალღების პრაქტიკული/ტექნოლოგიური დანიშნულება, მსოფლიოს ქვეყნების ამგვარი ინტერესი მარტივად აიხსნება: ფუნდამენტური მეცნიერება ოცდამეერთე საუკუნეში აღარ აღიქმება ფუფუნებად. სამყაროს პროგრესულ ნაწილს ძალიან კარგად ესმის, რომ ინტელექტუალური/აკადემიური ფასეულობები მხოლოდ მცირერიცხოვანი სამეცნიერო საზოგადოებისთვის არ არის მნიშვნელოვანი.

დასკვნის მაგიერ

დაბოლოს, ცოტა რამ სამეცნიერო ფანტასტიკის შესახებ. ბოლო დროს ხშირად ვაწყდებით სხვადასხვა მეტაფიზიკურ განხილვას LIGO-ს აღმოჩენასთან დაკავშირებით (საუბარია „ანტიგრავიტაციულ ძრავებზე“, დროის მანქანებსა და ასე შემდეგ). მნიშვნელოვანია გვესმოდეს, რომ მეცნიერება არის უაღრესად პრაგმატული აქტივობის სფერო, მკაცრად განსაზღვრული წესებით. როგორც გრავიტაციული განზიდვა, ისე დროში (უკან) მოგზაურობა ამ წესებს ეწინააღმდეგება, თუმცა ერთი რამ ეჭვგარეშეა: LIGO-ს აღმოჩენა უმნიშვნელოვანესი გარღვევაა სამყაროს შესწავლის გზაზე. თუკი მანამდე მეცნიერებს შეეძლოთ კოსმოსის მხოლოდ ელექტრომაგნიტური ტალღების (სინათლის) მეშვეობით „დანახვა“ (გასათვალისწინებელია, რომ სინათლეს სამყაროს მხოლოდ ძალიან მცირე ნაწილი ასხივებს), გრავიტაციული ტალღები სრულიად ახალი ხიდია აქამდე უხილავ სამყაროში.  

დათო ფირცხალავა, თეორიული ფიზიკოსი