Dlouho plánovaná podzemní observatoř, která by mohla detekovat gravitační vlny z dalekého vesmíru, je zase o krok blíže k tomu, aby se stala realitou. Nizozemská vláda totiž oznámila, že je připravena uhradit bezmála polovinu nákladů na její výstavbu. Ta má přitom celkem vyjít na zhruba 1,9 miliardy eur (47 miliard korun). Observatoř by měla být vybudována poblíž hranic Nizozemska, Německa a Belgie, plánovaná 870milionová (v korunách 22miliardová) investice tak staví návrh prvně jmenované země do pozice hlavního favorita.
Zase ten Einstein
Pod pojmem gravitační vlny se skrývá ,vlnění‘ v časoprostoru, které v roce 1916 předpověděl Albert Einstein ve své obecné teorii relativity. Jeho rovnice napovídaly, že masivní objekty, jako jsou neutronové hvězdy nebo černé díry obíhající kolem sebe, narušují časoprostor způsobem, že by se takto vytvořené vlny šířily všemi směry od zdroje rychlostí světla a nesly by s sebou jak informace o svém původu, tak i vodítka k povaze samotné gravitace.
Nejsilnější gravitační vlny jsou produkovány kataklyzmatickými událostmi, tedy typicky například srážkou černých děr, neutronových hvězd či supernovou (exploze masivní hvězdy na konci jejího života). Další jsou pak podle předpokladů způsobeny rotací zmíněných neutronových hvězd a možná dokonce i zbytky gravitačního záření vytvořeného samotným Velkým třeskem.
Obrovský vědecký úspěch
K prvnímu důkazu o existenci gravitačních vln došlo však až téměř dvě desítky let po Einsteinově smrti - v roce 1974. Tehdy objevili dva astronomové prostřednictvím observatoře Arecibo v Portoriku s proslulým obřím radioteleskopem binární pulsar (pulsar je rotující neutronová hvězda emitující elektromagnetické záření), tedy právě ten typ systému, který by podle obecné teorie relativity měl vyzařovat gravitační vlny.
Pustili se proto do složitých měření, aby po několikaletém zkoumání zjistili, že obě hvězdy se k sobě přibližují právě takovou rychlostí, jakou předpovídal německý teoretický fyzik. Od té doby studovalo pulsarové emise mnoho jejich kolegů. Ti našli podobné důkazy, jež existenci gravitačních vln dále potvrzovaly. K jejich nalezení ale pokaždé vedla nepřímá cesta nebo výpočty, nikoliv vlastní detekce.
Vše se změnilo až 14. září 2015. Tehdy byly gravitační vlny poprvé v historii zachyceny americkým systémem LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). Šlo o jeden z nejvýznamnějších vědeckých objevů a úspěchů lidstva vůbec.
Vlny pocházely ze srážky dvou černých děr, ke které došlo ve vzdálenosti 1,3 miliardy světelných let od Země. Podobných sloučení pak bylo od té doby detekováno hned několik desítek.
Až k Velkému třesku
V návaznosti na dřívější objevy výzkumníci v Evropě a USA uvažují o vybudování výkonnějších detektorů, které by mohly zkoumat většinu vesmíru. Nejsofistikovanější zařízení s názvem Einsteinův teleskop by mělo být schopno detekovat tisíce různých sloučení ročně, a to i ve vzdálených koutech pozorovatelného kosmu. Bude se skládat ze tří překrývajících se detektorů ve tvaru písmene L s rameny dlouhými 10 kilometrů, jež budou mít za úkol sledovat zkreslení časoprostoru,
Observatoř bude ukryta ve skalním podloží několik set metrů pod povrchem země, aby byla izolována od všech rušivých vlivů. Počítá se mimo jiné s implementací kryogenního systému pro chlazení některých optických součástí za účelem zvýšení citlivosti nebo nové kvantové technologie pro snížení kolísání světla.
Snahou vědců a inženýrů je vybudovat zařízení, které umožní poprvé prozkoumat celý vesmír prostřednictvím gravitačních vln napříč jeho historií vedoucí až do doby po Velkém třesku. To může pomoci lépe pochopit řadu kosmických procesů včetně určení povahy temné hmoty, která je pro astrofyziky zatím stále velkou neznámou.
Nizozemský tah na branku
V loňském roce přidala EU Einsteinův teleskop na takzvanou Cestovní mapu ESFRI (Evropské strategické fórum pro výzkumné infrastruktury), což jsou projekty výzkumných infrastruktur, které byly identifikovány jako prioritní pro rozvoj Evropského výzkumného prostoru. Oficiální nabídky mohou země předkládat do roku 2024.
Nizozemci kromě zajímavého návrhu financování přicházejí také s konkrétní lokalitou. Observatoř by vznikla mezi městy Maastricht, Lutych a Cáchy. Výhodou tohoto místa podle nich je, že má nad skalním podložím vrstvu měkké půdy, což zajišťuje nerušený provoz observatoře, protože díky kontrastu mezi vrstvami by se většina povrchových vibrací spíše odrazila od podloží, než aby zasáhla zařízení. Právě geologie regionu se jeví jako jedna z výhod zmíněného návrhu.
Pakliže bude lokalita skutečně vybrána, slibuje Amsterdam vynaložení dalších 42 milionů eur (zhruba jedné miliardy korun) na přípravný výzkum. Vše má nicméně jednu důležitou podmínku: k získání finančních prostředků musí podporovatelé observatoře z akademické sféry a místních politiků ukázat, jak by projekt prospěl regionu a zdejším společnostem.
Konkurence z Itálie
Jakkoliv se zdá být nizozemská nabídka výjimečná - a představitelé vědců stojících za návrhem se vyjadřují velmi sebejistě -, ve hře je také italská varianta. A ta podle všeho představuje velkou konkurenci.
Nabídka Italů počítá s umístěním Einsteinova teleskopu u bývalého zinkového dolu poblíž obce Lula na Sardinii, což je jedno ze seizmicky nejklidnějších míst na světě. Zástupci tamních akademiků zaslali letos v únoru italské vládě žádost o 100 milionů eur (2,5 miliardy korun) na vývoj technologie detektorů a důkladné prozkoumání geologických poměrů v uvažované lokalitě. Očekávají, že výsledek by se měli dozvědět v červnu letošního roku a dodávají, že první ohlasy na jejich žádost jsou údajně příznivé.
Konečné rozhodnutí o výstavbě Einsteinova teleskopu bude známo, jakmile vědecká komise nabízené návrhy i lokality řádně porovná. To by mělo být někdy v roce 2025. Zahájení stavebních prací je naplánováno na rok 2026 nebo 2027, přičemž vědecký provoz bude spuštěn zhruba o devět let později.
Rozhodovat se však nemusí jen mezi těmito dvěma variantami. Německo uvažuje o podání vlastní nabídky, jež spočívá v umístění zmíněné observatoře do ložiska žuly v Sasku, ale pouze tehdy, pokud by se místo ukázalo po geologické stránce výrazně lepší, než jiné nabízené lokality. Na jeho prozkoumání tak mají zhruba tři roky.
