14 września 2015 roku o godzinie 09:50:45 czasu uniwersalnego przez ułamek sekundy Ziemia i wszystko, co ją buduje, uległa deformacji (wydłużeniu i skróceniu) o jedną dziesięciotrylionową procenta. Każde ludzkie ciało czy atom dowolnej materii doznał zniekształcenia. Odpowiadało za ten efekt zderzenie dwóch masywnych czarnych dziur, które 1,3 miliarda lat świetlnych od nas uległy zlaniu się w jeden obiekt i w efekcie tego wygenerowały falę grawitacyjną, która z prędkością światła rozpoczęła podróż przez kosmos, by te kilka lat temu dać się wykryć na naszej planecie w detektorze LIGO. Od tej chwili nic już nie mogło być takie samo. To nie SF, to rzeczywistość, która wynika z prac Einsteina opublikowanych dokładnie 100 lat wcześniej.

O tym, jak doszło do tego odkrycia, skąd to wszystko wiemy, jak planujemy dalsze kroki w badaniu tego nowego okna na świat, opowiada książka „Zmarszczki czasoprzestrzeni. Einstein, fale grawitacyjne i przyszłość astronomii” pióra pisarza i popularyzatora nauki Goverta Schillinga. Opiniowana publikacja to świetny raport z frontu badan nauki. To ciekawa wizja stanu idei wykuwanych w naukowym imperatywie, który ludzi kieruje ku nieznanemu. Już po dwóch latach od tego odkrycia, szefowie projektu detektora LIGO (m.in. Kip Thorne, znany z książki "Interstellar i nauka") dostali Nobla.

Autor jest dziennikarzem i od lat pisze artykuły popularno-naukowe z astronomii. Bardzo dobrze operuje słowem, nie wdaje się w detaliczne dywagacje z użyciem niepotrzebnego technicznego słownictwa. Zakłada zerową wiedzę czytelnika o współczesnej astrofizyce. Po tej lekturze, każdy powinien poczuć się ekspertem w rewolucyjnym przewrocie, który dokonuje się na naszych oczach.

Książka w sposób wyczerpujący opowiada o każdym aspekcie związanym z falami grawitacyjnymi (FG). Jest wstęp teoretyczny, w którym zrelacjonowane zostały konsekwencje teorii Einsteina, w szczególności istnienie deformacji czasoprzestrzeni. Ogrom nowych możliwości poznawania świata, który te zmarszczki umożliwiają, najlepiej opisuje analogia przytoczona w książce (str. 376):

"Wszechświat jest dżunglą pełną dzikich zwierząt. Dzięki falom grawitacyjnym możemy je po raz pierwszy usłyszeć."

To żadna przesada - Ziemianie od kilku lat mają uszy, nie tylko oczy. To nowe okno na świat, które można porównać do rewolucji myślenia po odkryciu nowego kontynentu, zrozumieniu hieroglifów czy uzmysłowieniu sobie, że są struktury niedostępne w naszej skali rozmiarów (mikroświat czy skala poza-ziemska). Każdy obiekt obdarzony masą deformuje przestrzeń wokół siebie, a jeśli dozna przyspieszenia, to generuje dynamiczną deformację, która jak fala zaczyna podróżować przez kosmos wykrzywiając jego tkankę.

Schilling z wyczuciem skutkującym utrzymaniem czytelnika w ciągłej ciekawości, zrównoważył w książce codzienność pracy astronomicznej i wyjątkowość rzadkich odkryć. Jest teoria, są ustalenia konferencyjne (z czasem burzliwymi konfrontacjami stanowisk), jest projektowanie doświadczeń i analiza wyników. Bez wchodzenia w być może niezrozumiałe detale, autor opisał podstawowe procesy i zjawiska, które mogą być źródłem FG. Są zlewające się czarne dziury i inne konfiguracje układów podwójnych (z białymi karłami i gwiazdami neutronowymi) krążące wokół siebie z prędkościami stu tysięcy kilometrów na sekundę i zmierzające do nieuchronnej katastrofy kolizyjnej. Wszystko skupione jest na wydobyciu cech odpowiadających za generację tego promieniowania. Każde pojęcie jest dobrze opisane, nim stanie się przedmiotem narracji - pulsary, supernowe, białe karły, rozbłyski gamma. Język naukowy zawsze czemuś służy; buduje spójny obraz przekazu autora. Jedynie fragment o polaryzacji promieniowania mikrofalowego (str. 218-224) jest trochę trudniejszy.

Książka jest również swoistą kroniką przemian w astronomii obserwacyjnej ostatnich dekad. Specyfika obserwacji nieba na FG wynika ze sposobu ich propagacji, charakterystyki emanacji, szczególnie długości falowej, która może dochodzić do wielu kilometrów. Choć samo badanie fal dostępne jest od 4 lat, to już są szeroko zakrojone plany na poprawę czułości przyrządów. Schilling sporo miejsca w drugiej części książki poświęca na opisanie palącego problemu w tym segmencie astrofizyki, którym jest szybkość reakcji na zjawisko. Ponieważ kluczowy problem, to powiązanie zarejestrowanej fali z jej źródłem, to są plany automatyzacji pracy teleskopów ‘normalnych’, czyli czułych na fale elektromagnetyczne (optycznych, radiowych, rentgenowskich), by tuż po namierzeniu zmarszczki czasoprzestrzeni, postarać się wycelować w odpowiedni rejon nieba również te teleskopy w poszukiwaniu odpowiednika z emisją fotonową. Koincydencja, to kluczowy problem do rozwiązania na najbliższe lata.

Ostatnie strony to opis ambitnego projektu kosmicznego interferometru LISA, który w wielokrotnie większej (w porównaniu do naziemnych detektorów LIGO i VIRGO) skali pozwalałby na poprawienie czułości i przez to wykrywanie mniej spektakularnych zjawisk emitujących FG (np. układy podwójne białych karłów czy gwiazd neutronowych na długo przed kolizją). Schilling kreśli wspaniały świat przyszłej astronomii, gdzie dane będą szeroko dostępne. Stajemy u progu kolejnej rewolucji w obrazie fizycznym Wszechświata.

"Zmarszczki czasoprzestrzeni" jest w temacie unikatem na polskim rynku. Dzięki swej aktualności (sierpień 2017) pozwala uzyskać maksymalnie pełen obraz stanu badań. Każdy, kto ją przeczyta, zapewne sam będzie poszukiwał nowych doniesień, które nieuchronnie nastąpią. Czekają nas niespodzianki. W kosmosie jest jeszcze wiele fascynujących rzeczy do odkrycia.

Gorąco polecam lekturę.

==========

STAN OBECNY I KOMENTARZE UZUPEŁNIAJĄCE

Jak wszystko szybko się zmienia, niech świadczy fakt, że obecnie (10 lutego 2019) NASA udostępniła mechanizm powiadomień o detekcji FG na telefon dla każdego. Wystarczy uzyskać subskrypcję (dla zainteresowanych - na stronie WWW Goddard Space Flight Center, w zakładce GCN Home ).
Do połowy lutego 2019 zarejestrowano już 11 incydentów przejścia fal grawitacyjnych, które tuż po wykryciu były do tej pory dostępne wybrańcom, czyli fachowcom (a pierwszy stanowił wręcz tajemnicę przez kilka miesięcy). Teraz ma się to zmienić. Astronomom zależy na udziale miłośników obserwacji nieba, dysponujących dobrej jakości teleskopami, by włączać ich natychmiast w proces poszukiwania optycznych źródeł fal. W kwietniu 2019 rusza kolejna sesja obserwacji w LIGO, tym razem z udziałem każdego chętnego. Będzie o badaniach głośno.

14 września 2015 roku o godzinie 09:50:45 czasu uniwersalnego przez ułamek sekundy Ziemia i wszystko, co ją buduje, uległa deformacji (wydłużeniu i skróceniu) o jedną dziesięciotrylionową procenta. Każde ludzkie ciało czy atom dowolnej materii doznał zniekształcenia. Odpowiadało za ten efekt zderzenie dwóch masywnych czarnych dziur, które 1,3 miliarda lat świetlnych od nas...