מהם גלי הגרביטציה?
לפני כ-100 שנה, אלברט איינשטיין (Albert Einstein) פרסם את תורת היחסות הכללית (General Relativity). אחת המסקנות המפתיעות שלה הייתה שגופים כבדים, כשהם מאיצים או מתנגשים, גורמים למרחב וזמן עצמם להתעוות ולהתרחב כמו אדוות במים.
את התעוותויות הללו כינה איינשטיין גלי כבידה, או גלי גרביטציה (Gravitational Waves).
הבעיה הייתה שגלי הכבידה חלשים בצורה קיצונית. אפילו אירוע אדיר כמו התנגשות בין שני כוכבי נויטרונים או שני חורים שחורים, יוצר במרחב שינויים שגודלם קטן בהרבה מקוטרו של אטום בודד.
במשך עשרות שנים נחשבו גלי הכבידה לחלק תיאורטי בלבד של התורה, רעיון אלגנטי שלא ניתן לבדוק בפועל.
הצעד הראשון לכיוון הוכחה הגיע ב-1974, כשהאסטרונומים ראסל הולס (Russell Hulse) וג'וזף טיילור (Joseph Taylor) גילו זוג פולסרים (Pulsars) המקיפים זה את זה במהירות גבוהה.
במשך שנים הם עקבו אחרי תזמון האותות הרדיואליים שמגיעים מהפולסרים וגילו שהמסלול שלהם מתכווץ בקצב מדויק. הסיבה לכך היא שהמערכת מאבדת אנרגיה בקצב המתאים בדיוק לכמות שאמורה לדלוף ממנה בצורת גלי כבידה, לפי החישובים של איינשטיין.
הממצאים של הולס וטיילור היו להוכחה עקיפה, אך משכנעת לתיאוריה של אלברט איינשטיין. בשנת 1993 הם אף זכו על שום הגילוי שלהם בפרס נובל לפיזיקה.
ההוכחה הישירה דרשה כלי מדידה ענקי ובארצות הברית הוקם הגלאי LIGO, ראשי תיבות של מצפה גלי הכבידה האינטרפרומטרי (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory).
ה-LIGO מורכב למעשה, משני מתקנים, אחד בלואיזיאנה ואחד בוושינגטון. בכל אחד משניהם היו שתי מנהרות באורך של 4 קילומטרים הניצבות זו לזו בזווית של 90 מעלות. בתוך המנהרות הללו נשלחות קרני לייזר ונפגשות בנקודה משותפת. אם גל כבידה עובר בכדור הארץ, הוא משנה את אורך המנהרות בהפרש קטן בצורה קיצונית, שינוי שגורם לקרני הלייזר להגיע בתזמון מעט שונה.
ב-14 בספטמבר 2015, קלטו שני המתקנים, בפרק זמן של 7 אלפיות שנייה זה מזה, אותו אות מוזר בדיוק. ניתוח האות הראה שמקורו בהתנגשות בין שני חורים שחורים, במרחק של כ-1.3 מיליארד שנות אור מכדור הארץ, באירוע ששיחרר במשך שבריר שנייה יותר אנרגיה מכל הכוכבים ביקום יחד.
החוקרים הסיקו שככל הנראה הם "לכדו" בהצלחה את גלי הכבידה שנוצרו בהתנגשות והתמזגות של שני חורים שחורים ענקיים שהמסה המשותפת שלהם גדולה פי 62 ממסת השמש.
מדובר באירוע עוצמתי שהתרחש הרחק בעומק היקום ובממצאים מסעירים. מכאן שהיה חשש שמדובר בתקלה. הצוות בדק את התוצאה במשך חודשים ובסיכומם, ב-11 בפברואר 2016, פורסמה ההכרזה הרשמית: לראשונה בהיסטוריה נמדדו גלי כבידה במישרין.
על ההישג זכו ב-2017 בפרס נובל לפיזיקה, שלושה מהמדענים האמריקאים שעמדו מאחורי הפרויקט, ריינר וייס (Rainer Weiss), קיפ ת'ורן (Kip Thorne) וברי בריש (Barry Barish). תגליתם אוששה באופן משמעותי את תורת היחסות הכללית של איינשטיין ופתחה תחום מחקר שלם שנקרא אסטרונומיה של גלי כבידה.
כך הצליחו המדענים, בסיועה של טכנולוגיה מתקדמת, להעמיד ראיות חותכות לקיום של גלי כבידה, שעד אותו זמן היו רק בגדר השערה. תגליתם גם סימנה את פתיחתו של שלב חדש ומסקרן בחקר היקום על שלל תופעותיו.
מאז 2015 התגלו עשרות אירועים נוספים, כולל התנגשויות של כוכבי נויטרונים, שאיפשרו לאסטרונומים לצפות בתופעות שלא ניתן היה לראות באמצעות אור או גלי רדיו.
לפני כ-100 שנה, אלברט איינשטיין (Albert Einstein) פרסם את תורת היחסות הכללית (General Relativity). אחת המסקנות המפתיעות שלה הייתה שגופים כבדים, כשהם מאיצים או מתנגשים, גורמים למרחב וזמן עצמם להתעוות ולהתרחב כמו אדוות במים.
את התעוותויות הללו כינה איינשטיין גלי כבידה, או גלי גרביטציה (Gravitational Waves).
הבעיה הייתה שגלי הכבידה חלשים בצורה קיצונית. אפילו אירוע אדיר כמו התנגשות בין שני כוכבי נויטרונים או שני חורים שחורים, יוצר במרחב שינויים שגודלם קטן בהרבה מקוטרו של אטום בודד.
במשך עשרות שנים נחשבו גלי הכבידה לחלק תיאורטי בלבד של התורה, רעיון אלגנטי שלא ניתן לבדוק בפועל.
הצעד הראשון לכיוון הוכחה הגיע ב-1974, כשהאסטרונומים ראסל הולס (Russell Hulse) וג'וזף טיילור (Joseph Taylor) גילו זוג פולסרים (Pulsars) המקיפים זה את זה במהירות גבוהה.
במשך שנים הם עקבו אחרי תזמון האותות הרדיואליים שמגיעים מהפולסרים וגילו שהמסלול שלהם מתכווץ בקצב מדויק. הסיבה לכך היא שהמערכת מאבדת אנרגיה בקצב המתאים בדיוק לכמות שאמורה לדלוף ממנה בצורת גלי כבידה, לפי החישובים של איינשטיין.
הממצאים של הולס וטיילור היו להוכחה עקיפה, אך משכנעת לתיאוריה של אלברט איינשטיין. בשנת 1993 הם אף זכו על שום הגילוי שלהם בפרס נובל לפיזיקה.
ההוכחה הישירה דרשה כלי מדידה ענקי ובארצות הברית הוקם הגלאי LIGO, ראשי תיבות של מצפה גלי הכבידה האינטרפרומטרי (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory).
ה-LIGO מורכב למעשה, משני מתקנים, אחד בלואיזיאנה ואחד בוושינגטון. בכל אחד משניהם היו שתי מנהרות באורך של 4 קילומטרים הניצבות זו לזו בזווית של 90 מעלות. בתוך המנהרות הללו נשלחות קרני לייזר ונפגשות בנקודה משותפת. אם גל כבידה עובר בכדור הארץ, הוא משנה את אורך המנהרות בהפרש קטן בצורה קיצונית, שינוי שגורם לקרני הלייזר להגיע בתזמון מעט שונה.
ב-14 בספטמבר 2015, קלטו שני המתקנים, בפרק זמן של 7 אלפיות שנייה זה מזה, אותו אות מוזר בדיוק. ניתוח האות הראה שמקורו בהתנגשות בין שני חורים שחורים, במרחק של כ-1.3 מיליארד שנות אור מכדור הארץ, באירוע ששיחרר במשך שבריר שנייה יותר אנרגיה מכל הכוכבים ביקום יחד.
החוקרים הסיקו שככל הנראה הם "לכדו" בהצלחה את גלי הכבידה שנוצרו בהתנגשות והתמזגות של שני חורים שחורים ענקיים שהמסה המשותפת שלהם גדולה פי 62 ממסת השמש.
מדובר באירוע עוצמתי שהתרחש הרחק בעומק היקום ובממצאים מסעירים. מכאן שהיה חשש שמדובר בתקלה. הצוות בדק את התוצאה במשך חודשים ובסיכומם, ב-11 בפברואר 2016, פורסמה ההכרזה הרשמית: לראשונה בהיסטוריה נמדדו גלי כבידה במישרין.
על ההישג זכו ב-2017 בפרס נובל לפיזיקה, שלושה מהמדענים האמריקאים שעמדו מאחורי הפרויקט, ריינר וייס (Rainer Weiss), קיפ ת'ורן (Kip Thorne) וברי בריש (Barry Barish). תגליתם אוששה באופן משמעותי את תורת היחסות הכללית של איינשטיין ופתחה תחום מחקר שלם שנקרא אסטרונומיה של גלי כבידה.
כך הצליחו המדענים, בסיועה של טכנולוגיה מתקדמת, להעמיד ראיות חותכות לקיום של גלי כבידה, שעד אותו זמן היו רק בגדר השערה. תגליתם גם סימנה את פתיחתו של שלב חדש ומסקרן בחקר היקום על שלל תופעותיו.
מאז 2015 התגלו עשרות אירועים נוספים, כולל התנגשויות של כוכבי נויטרונים, שאיפשרו לאסטרונומים לצפות בתופעות שלא ניתן היה לראות באמצעות אור או גלי רדיו.
