Évtizedeken keresztül volt a csillagászoknak és fizikusoknak egy kis csoportja, akik látszólag elérhetetlen célokat kergettek. A világegyetem szövetének, magának a téridőnek a fodrozódásait akarták kimutatni. Einstein ezeket még 1916-ban megjósolta mint az általános relativitás egyenes következményét, de ez a jóslat olyan volt, mint a bíró lánya, aki vitt is ajándékot Mátyás királynak, meg nem is. A gravitációs hullámoknak létezniük kellett ugyan, de egyben szinte kimutathatatlanul gyengének is tűntek.
De a kutatók nem adták fel. A hetvenes évektől kezdve egyre pontosabb műszereket építettek, és a kétezres évekre üzembe állították a két LIGO obszervatóriumot, amelyek már önmagukban is technológiai csodáknak számítottak, és a mai napig is azok. Eközben pedig várták, hogy az univerzumban valami jó nagyot szóljon.
És jött is a nagy durranás. Az első felfedezést végül 2016-ban jelentették be: a detektorok két, nagyméretű fekete lyuk haláltáncát érzékelték. Ahogy az egymás körül keringő égitestek végül összeütköztek és egyesültek egy nagyobb fekete lyukká, a Napunk teljes tömegének többszörösét kitevő anyagot alakítottak át energiává, ami aztán gravitációs hullámokként szállt át a kozmoszon. Amikor aztán ideért, elképzelhetetlenül kicsivel, egy proton méretének az ezredrészével megnyújtotta, majd összenyomta a LIGO négy kilométer hosszú épületét. Szinte felfoghatatlan mennyiségek ezek, de immár képesek lettünk érzékelni.
De akármennyire is izgalmasak a fekete lyukak, a csillagászok ennél jobb célpontokra vártak, olyanokra, amelyeknek a fényét is észlelni lehet. Így jutottunk el 2017. augusztus 17-ig, amikor a LIGO detektor és egy űrtávcső, a legrövidebb hullámhosszú fényt, a gamma-sugárzást érzékelő Fermi műhold is beriasztott, méghozzá gyakorlatilag egy időben. A következő órákban a világ számos pontján bukkantak fel az irodájukba rohanó, a monitor előtt ugráló vagy éppen távcsövet beüzemelő csillagászok: a GW170817 elnevezést viselő startpisztoly eldördült. Végre megvan a Szent Grál, az első közös észlelés – már csak meg kellett találni, pontosan hol is van az égbolton, illetve mekkora és milyen hullámhosszon dolgozó távcsöveket lehet ráállítani, mielőtt eltűnik. Néhány órával később Chilében, ahol éppen éjszaka volt, két távcső is talált egy új fénypontot mindössze tíz perc különbséggel, egy másik galaxis peremén.
A bizonyítékok immár egyértelműek voltak. A következő napokban és hetekben elképesztő méretű nemzetközi összefogás alakult ki, hogy a legkisebb adatmorzsát is sikerüljön rögzíteni a jelenségről. Az összes kontinensről távcsövek irányultak a forrás felé – szó szerint, hiszen még az Antarktiszon is működnek távcsövek, kihasználandó a hónapokig tartó, folyamatos sötétséget. A nagy felfedezés egyébként egyben a csillagászat legrosszabban őrzött titka is lett, hiszen a Nature folyóirat már egy héttel később részletes cikkben foglalta össze az addig kitudódott információkat, amelyek aztán helytállónak is bizonyultak.
A mérések pedig egy olyan jelenséget mutattak, amelyről sejtettük, hogy létezik, de még sohasem sikerült egyértelműen megfigyelni. A 130 millió fényévre, tehát a kozmikus skálán viszonylag közel található galaxisban két neutroncsillag addig keringett egymás körül, míg olyan közel értek egymáshoz, hogy összeütköztek és egybeolvadtak. Ahogy a két, iszonyúan sűrű égitest egymáshoz ért, anyaguk egy részét kivetették az űrbe, majd a maradvány- és a kiszabadult anyag hamarosan szinte minden hullámhosszon világítani kezdett, mint egy kozmikus karácsonyfa. 130 millió fényév megtétele után pedig a fény (és a gravitációs hullámok) egy kis része éppen a Földet találta el.
De miért olyan nagy szám, hogy valahol a kozmoszban két fura csillag egymásnak ment? A válaszért elég rápillantani akár csak a saját kezünkre, vagy ha azon nem hordunk semmit, akkor benézni egy ékszerboltba. Az arany, ezüst, platina és még egy sor más nehéz kémiai elem ugyanis, valamikor régen, ilyen neutroncsillagok összeütközéséből született. Ezt eddig csak elméleti számítások támasztották alá, de most már a saját szemünkkel is láttuk, ahogy egy újabb adag nehéz elem jött létre a világegyetemben. Modellszámítások szerint a GW170817 esemény során a két neutroncsillag a Föld bolygó teljes tömegének több tucatszorosát kitevő mennyiségű aranyat teremtett meg. És ez csak egy elem a sok közül: ilyen ütközések hozták létre például azt az uránt is, amely az atomreaktorainkat hajtja. Ja, és mellékesen az univerzum tágulásának sebességét is ki lehetett számolni a gravitációs hullámok segítségével, az eddigi módszerektől teljesen független módon.
A gravitációs hullámok megfigyelése egy teljesen új ablakot nyitott a világegyetemre. A segítségükkel érzékeljük az amúgy teljesen láthatatlan fekete lyukak jelenlétét az univerzumban. Sőt ezek a mindennapi élethez látszólag a legkevésbé sem kapcsolódó jelenségek máris választ adtak egy olyan, fundamentális kérdésre, hogy honnét is származik mindaz a sokféle anyag, ami körülvesz minket itt a Földön. A jövőben pedig bizonyosan még sokkal több felfedezés fog születni, és remélhetőleg olyan kérdésekre is választ kapunk, hogy milyen égitest, neutroncsillag vagy pedig fekete lyuk marad hátra egy-egy ilyen ütközés után.
De ezt az ablakot nem volt könnyű kinyitni. Kellettek hozzá úttörők, mint az idei fizikai Nobel-díjasok. Kellettek hozzá eltökélt, elkötelezett kutatók és mérnökök százai és ezrei, akik megoldottak millió és egy elméleti és gyakorlati problémát. És kellett hozzá több évtizednyi kitartó munka, beleértve a tudományfinanszírozás időnként erősen változó vizein való navigálást is. De a kemény munka végül meghozta gyümölcsét. Olyan fordulóponthoz értünk a csillagászatban, amely ritkán adatik meg.
Végül pedig, bár a Nobel-díj még mindig azt sugallja, hogy a tudományt néhány magányos zseni hajtja előre, jelen esetben a valóság nem is állhatna ettől messzebb. Alighanem ez a felfedezés volt mindeddig a legtöbb csillagászt összefogó munka: a teljes szerzőlista hatvan projektből és kollaborációból tevődik össze, ami személyekre lebontva körülbelül 3500 szerzőt jelent. Óvatos becslések szerint ez a ma élő csillagászok 15 százalékát teheti ki.
Nem csoda, hogy ennyi ember között képtelenség volt a felfedezést teljes titokban tartani…
A szerző csillagász, MTA Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont