Že v Evropě vznikne velký podzemní detektor gravitačních vln, je už rozhodnuté. Právě v těchto dnech se řeší, kde by mohl fungovat. O zařízení, jemuž se říká Einsteinův teleskop, se ucházejí tři lokality, definitivně se rozhodne na začátku příštího roku.
Roku 1916 předpověděl tehdy ještě ani ne čtyřicetiletý Albert Einstein existenci takzvaných gravitačních vln. Jde o zvlnění samotného prostoru a času, které se šíří vesmírem rychlostí světla – podobně jako když se hodí kámen do vody a na hladině se rozběhnou vlny do všech stran. Vznikají při extrémně energetických událostech, jako jsou srážky černých děr nebo neutronových hvězd, kdy se obrovské hmoty pohybují s obrovským zrychlením a doslova „rozhoupou“ okolní prostoročas.
Einstein ve své teorii relativity sice jejich existenci předpověděl, ale nevěřil, že by se daly pomocí technologie zachytit – jsou totiž přes své rozměry nesmírně slabé. Jenže lidský důvtip je větší, než si geniální fyzik dokázal představit. První signál těchto vln zaznamenal v září 2015 detektor LIGO v USA, autoři experimentu si za to odnesli Nobelovu cenu.
Vědci ale chtějí vědět víc – a právě k tomu má sloužit evropský Einsteinův teleskop.
Může vzniknout na třech místech: mezi kandidátskými lokalitami jsou Horní Lužice v blízkosti českých hranic, severní Sardinie a euroregion Máza-Rýn na pomezí Nizozemska, Belgie a Německa. Výstavba by měla přinést vybranému regionu významné investice i pracovní místa. Výstavba detektoru, který bude umístěn 200 až 300 metrů pod zemí, má začít v roce 2030 a výzkumný provoz v roce 2035.
Elko, nebo trojúhelník?
Zatím není ani jisté, jak by měl dalekohled vypadat. Jasné je, že nebude připomínat to, jak si člověk dalekohled představuje. Vědci v současné době zvažují dvě možné podoby. Buď to mohou být dva detektory ve tvaru L s rameny o délce patnáct kilometrů, nebo jeden ve tvaru rovnostranného trojúhelníku se stranami dlouhými deset kilometrů.
Tento extrémně citlivý přístroj bude mít za úkol zaznamenávat výše popsané deformace prostoročasu a umožnit pozorování vzniku galaxií i vývoje vesmíru v době po Velkém třesku. Díky tomu, že bude pozorovat vesmír zcela odlišným způsobem než optické dalekohledy, bude moci zachytit tisíckrát víc srážek černých děr a neutronových hvězd než stávající observatoře.
Rozdílem je také vzdálenost, na jakou může Einsteinův teleskop sledovat vesmír. Ty normální dohlédnou „jen“ na několik miliard světelných let, ale ten nový by měl vidět až na „kraj vesmíru“.
Česko v elitním klubu
Do projektu tohoto dalekohledu se zapojilo 31 zemí včetně Česka. Praha doposud poskytla jen své vědecké kapacity, má ale potenciál mnohem většího zapojení. Podle ředitele Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR (FZÚ) Michaela Prouzy by se mohly využít například Faradayovy izolátory pro vysokovýkonové lasery, které umí vyrobit laserové centrum HiLASE z FZÚ, a optické elementy ze společné laboratoře FZÚ a olomoucké univerzity.
V projektu Prouza vidí také příležitost pro české firmy, například pro výrobce velkých vakuových komor, systémů pro kryogenní technologie. Uvítal by i vládní podporu, která by projektu přinesla možnost spolurozhodovat o jeho směřování.
Jak fungují gravitační dalekohledy
Gravitační teleskopy fungují na principu skládání světelných vln. Laserový paprsek se rozdělí do dvou dlouhých ramen zakončených zrcadly. Paprsky se odrážejí zpět a znovu se spojují. Pokud jsou ramena stejně dlouhá, světlo se skládá normálně. Když jimi projde gravitační vlna z vesmíru, ramena se mikroskopicky prodlouží nebo zkrátí, což změní způsob skládání paprsků.
Hlavními zdroji gravitačních vln jsou černé díry a neutronové hvězdy. Zachycení gravitačních vln může být další možností pro zkoumání černých děr, neutronových hvězd a kolapsů hvězd. Jen velmi slabě interagují s hmotou, mohou tak volně putovat vesmírem a lze se jejich pozorováním dostat do doby krátce po vzniku vesmíru.
Na tomto principu by měl vzniknout vůbec největší teleskop, vesmírná observatoř LISA. Tento systém připravovaný Evropskou kosmickou agenturou mají tvořit tři satelity umístěné v trojúhelníkové konfiguraci. Měly by si posílat laserový paprsek na vzdálenost 2,5 milionu kilometrů, takže bude moct měřit zakřivení časoprostoru mnohem přesněji než jakékoliv přístroje na Zemi. Cílovým datem tohoto projektu je rok 2035 a také na něm se podílejí čeští vědci.
