Albert Einstein podotkol pred dlhším časom, že sme unášaní vesmírom naplnenom vlnami z kozmu. Kolidujúce čierne diery, zrútené hviezdy a rotujúce zahustené nebeské objekty ako pulzary, vytvárajú vlny v štruktúre vesmíru a času, ktoré mierne deformujú svet okolo nás. Tieto gravitačné vlny unikali vedcom skoro storočie. Vzrušujúce nové experimenty môžu viesť k zachyteniu týchto vĺn v akcii a otvoriť tak okno vesmíru - ale na to je potrebná vaša pomoc!

Čo je Einstein@Home? Čo sú GEO 600 a LIGO? Čo je gravitačná vlna? Ako môžete pomôcť? Čo ukazuje môj Einstein@Home screensaver? Ktoré systémy sú kompatibilné? Čo by ste mali spraviť?

Čo je Einstein@Home?

Pulzarom poháňaný Crab Nebula, vyfotografované z obežnej dráhy Chandra x-ray Observatory

Einstein@Home je projekt vyvinutý na prehľadávanie dát z Laser Interferometer Gravitational wave Observatory (LIGO) v Spojených štátoch a z GEO 600 Gravitational wavE Observatory v Nemecku na hľadanie signálov prichádzajúcich z veľmi hustých, rýchlo rotujúcich hviezd. Tieto zdroje sa považujú buď za kvarkové hviezdy, alebo neutrónové hviezdy a ich podtriedy pulzary a nebeské objekty vyžarujúce lúče X sa už pozorujú bežnými prostriedkami. Vedci veria, že niektoré z týchto hustých hviezd môžu byť nie úplne sférické, a ak je to tak, mali by emitovať charakteristické gravitačné vlny, ktoré by mali LIGO a GEO 600 detekovať.

Bruce Allen z University of Wisconsin-Milwaukee's (UWM) LIGO Scientific Collaboration (LSC) group je vedúcim vývoja projektu Einstein@Home.

Einstein@Home je jedna, malá časť LSC vedeckého programu. Je nastavená ako distribuvaný výpočetný projekt, čo znamená, že spočíva na využití voľného počítačového času darovaného súkromými počítačmi na hľadanie hustých hviezd s emitovaním gravitačných vĺn.

Čo sú GEO 600 a LIGO?

GEO 600 je observatórium na pozorovanie gravitačných vĺn v Hanoveri v Nemecku, vybudovaná ako spoločné dielo vedcami z Veľkej Británie a Nemecka. LIGO pozostáva z dvoch amerických zariadení, jedno je v Livingston, Louisiana a druhé v Hanford, Washington.

Vzdušný pohľad na LIGO’s Livingston, LA facility s povolením LIGO Laboratory	Vzdušný pohľad na LIGO’s Hanford, WA facility s povolením LIGO Laboratory

Všetky tri observatóriá merajú vlnenia v štruktúre kozmického času známe ako gravitačné vlny. Vlny sú detekované kolmými pármi laserových lúčov v každom z týchto zariadení.

	Nastavovanie zrkadiel v Hanforde s povolením LIGO Laboratory

Ak gravitačná vlna prechádza okolo, môže zmeniť dĺžky trajektórií laserových lúčov o nepatrnú veľkosť. Vedci z LIGO a GEO 600 pozorujú gravitačné vlny porovnávaním týchto zmien dĺžky trajektórie lasera. Dlhšie laserové lúče znamenajú väčšiou senzitivitu. Laserové lúče cestujú tam a späť medzi pármi zrkadiel, ktoré sú v GEO vzdialené 600 metrov a v LIGO 4 kilometre od seba, čo robí tieto pozorovania veľmi senzitívnymi. Reálne by LIGO mal byť schopný zaznamenať až také malé zmeny v dráhe laserového lúča, ako je jedna stomilióntina priemeru atómu vodíka.

Čo je gravitačná vlna?

s povolením LIGO Laboratory

Gravitačné vlny sú vlnenia stavby vesmíru a času tvorené udalosťami v našej galaxii aj v celom vesmíre, ako kolízie čiernych dier, otrasy z jadier vybuchujúcich supernov a z rotujúcich pulzarov, neutrónových hviezd a quarkov. Tieto vlnenia vesmírom cestujú k Zemi a prinášajú informácie o ich pôvode, tak ako aj neoceniteľné vodítka o povahe gravitácie.

Albert Einstein predpovedal existenciu gravitačných vĺn v jeho všeobecnej teórii relativity, ale až teraz v 21. storočí pokročila technológia tak ďaleko, aby mohli vedci tieto vlny detekovať a študovať. Hoci gravitačné vlny neboli zatiaľ priamo detekované, ich vplyv na binárny pulzar (dve neutrónové hviezdy orbitujúce jedna druhú) už bol presne zmeraný, a nájdený v dosť dobrej zhode s pôvodnými predpokladmi. Joseph Taylor a Russell Hulse získali v roku 1993 Nobelovu Cenu za Fyziku za ich štúdie v tomto odbore.

Ako môžete pomôcť?

Einstein@Home sa spolieha na súkromých majiteľov počítačov, ako Vy, ktorí darujú počítačový čas analýze LIGO dát. Všetko, čo musíte spraviť je nainštalovať malý program so screen saverom na Váš počítač. Tento program automaticky sťahuje malý kúsok ohromných dát, ktoré LIGO a GEO600 zbiera. Ak je Váš počítač inak nečinný, bude analyzovať dáta a posielať ich späť vedcom v LIGO. Šetrič obrazovky beží, keď nepoužívate počítač, alebo tento program môžete manuálne spustiť a nastaviť, aby bežal v pozadí. Einstein@Home nijako nezasiahne výkon Vášho počítača, pretože využíva len aktuálne nečinnú časť procesora a pri zvýšenej potrebe pre aplikácie sa okamžite pozastaví.

David Anderson, priekopník a vývojár SETI@Home pomohol dať projekt Einstein@Home dohromady. SETI@Home je prevratný program pre distribuované výpočty, ktorý prehľadáva dáta observatória v Arecibe a pátra po známkach mimozemského života. Celkový počítačový výkon darovaný projektu SETI@Home v súčasnosti vysoko prevyšuje možnosti akéhokoľvek superpočítača, ktorý bol doteraz postavený.

Čo ukazuje šetrič obrazovky Einstein@Home ?

Šetrič obrazovky Einstein@Home má niekoľko prvkov týkajúcich sa snahe detekovať gravitačnú radiáciu z periodických zdrojov, ako sú napríklad pulzary. Hlavnou zložkou šetriča je rotujúca vesmírna sféra, ktorá ukazuje známe súhvezdia, spolu so súčasnými zenitovými postaveniami troch detektorov gravitačných vĺn. Okrem toho je tam vidieť aj pozície známych pulzarov a zbytkov supernov a navyše ukazovateľ pozície, ktorú práve prehľadáva program.

Hviezdy a súhvezdia

Rotujúca guľa ukazuje hlavné hviezdy súhvezdí. Môžete mať problém zo začiatku rozpoznať tieto súhvezdia; sú totiž prevrátené naopak, oproti tomu, ako sme zvyknutí. Je to preto, lebo na šetriči sa na nich dívate nie z pohľadu zemského, ale akoby zvonku, so Zemou v strede tejto gule. Keď sa grafika zobrazí v samostatnom okne (nie v šetriči obrazovky), môžete upravovať zobrazenie myšou počítača. Pravým tlačidlom myši a súčasným pohybom myši dopredu a dozadu môžete urobiť zoom +/-, ľavým tlačidlom zase môžete rotovať oblohu.

Observatóriá gravitačných vĺn

Každá z "L" označených značiek na vesmírnej sfére reprezentuje súčasnú zenitovú pozíciu (bod priamo hore) pre každý z prístrojov, ktoré zbierajú dáta analyzované v Einstein@Home. "L" značka vychádza z faktu, že detektory sú všeobecne veľmi veľké Michelsonove interferometre. Orientácia detektorov je správna, ale nie sú zobrazené v mierke.

Ak máte nastavený systémový čas správne, potom prístroje budú zobrazené v správnom pomere ku hviezdam na nebeskej sfére. Ak ich budete pozorovať počas dňa, budete vidieť, ako sa pohybujú dokola okolo nebeskej sféry raz za 24 hodín.

Pulzary a zvyšky supernov (SNRs)

Svetločervené bodky reprezentujú známe pulzary, ktoré boli detekované elektromagneticky. Všimnite si, že sú zoskupené v rovine našej galaxie (Mliečna cesta), hlavne smerom k centru galaxie. Múžete asi tiež všimnúť dve malé zoskupenia pulzarov v južnej hemisfére oblohy. Tieto pulzary sú vo veľkom a malom Magellanickom mraku.

Tmavočervené bodky reprezentujú známe zbytky supernov. Tie sú tiež zoskupené smerom k centru galaxie. Tieto zbytky sú zvlášť objektom záujmu "lovcov" gravitačných vĺn, pretože niektoré z týchto zbytkov môžu zanechať pulzar, alebo rotujúcu neutrónovú hviezdu, ktoré môžu produkovať gravitačné vlny.

Vyhľadávací ukazovateľ

Oranžová značka v tvare akoby mierítka na zbrani reprezentuje súčasnú polohu na oblohe, ktorá je prehľadávaná programom. Pozícia je tiež zaznačená dolnom pravom rohu vo vesmírnych koordinátach. (presný vzostup a deklinácia). Značka sa pohybuje, ako hľadanie napreduje.

Informácie a obrázky sú s povolením od:

http://einstein.phys.uwm.edu/starsphere.php

Ktoré platformy sú kompatibilné?

Šetrič obrazovky bol vyvinutý pre operačný systém Linux, Windows a Apple Macintosh.

Čo by ste mali spraviť?

• Zaregistrujte sa do projektu Einstein@Home!
• Povedzte o ňom priateľom a rodine
• Vytvorte Einstein@Home tím, alebo sa pripojte k tímu BOINC.SK a súťažte s ostatnými.
• Nezabudnite - Einstein@Home je skutočný vedecký projekt, rieši reálne veci.