Tipărire
Categorie: Blog Cătălina Oana Curceanu
Accesări: 3763

Spatiu-timpUndele gravitaţionale prezise de teoria relativităţii generale a lui Einstein nu au fost încă detectate în mod direct. Diverse experimente le vânează în speranţa de a studia Universul cu ajutorul unui nou gen de astronomie: astronomia undelor gravitaţionale.

 

 

 

Experimentele sunt extrem de dificile întrucât trebuie să detecteze oscilaţii mult mai mici decât dimensiunea unui atom.

Au trecut aproape 100 de ani de când Einstein a elaborat teoria relativităţii generale, teorie care descrie modul în care obiectele se mişcă în sistemele accelerate, cum ar fi într-un câmp gravitaţional. Această teorie este o generalizare a teoriei relativităţii speciale formulată în 1905, teorie care are la bază constanţa vitezei luminii în toate sistemele de referinţă inerţiale.


Teoria relativităţii generale prevede existenţa aşa-numitelor unde gravitaţionale: deformări ale structurii spaţio-temporale induse de mişcări accelerate ale corpurilor masive, deformări care se propagă, generând unde.

Deci, dacă o stea explodează, acest fenomen induce generarea unor unde gravitaţionale care se propagă în spaţiu şi care ar putea ajunge până la noi, pe Pământ. Ca şi cum am avea o saltea elastică şi un obiect masiv care ar sări pe această saltea: undele (mecanice în acest caz) s-ar propaga de-a lungul saltelei.

Efectul undelor gravitaţionale este oscilaţia obiectelor – o oscilaţie însă extrem de mică: mult mai mică decât dimensiunea unui atom, chiar şi în cazul exploziei unei Supernove în galaxia noastră.



De-a lungul anilor oamenii de ştiinţă au pus la punct diverse metode pentru a detecta aceste unde gravitaţionale: antene şi sisteme interferometrice.

Prima antena gravitaţională a fost construită de către Joseph Weber de la Universitatea din Maryland în 1968; de atunci au fost construite multe altele, mult mai performante, capabile să măsoare oscilaţii mai mici de circa un miliard de ori decât dimensiunea unui atom! Este vorba de exemplu despre antena NAUTILUS de la LNF-INFN Frascati (Roma, Italia). Undele gravitaţionale însă nu şi-au făcut apariţia – asta şi datorită faptului că în ultimii ani nu au fost observate supernove care să fi explodat în galaxia noastră.

O nouă metodă – interferenţa fasciculelor laser – a fost pusă la punct recent în cadrul unor proiecte avansate precum VIRGO, în Europa, sau LIGO, în SUA. Noile detectoare au două braţe lungi de câţiva kilometri – unde circulă fascicule laser; se studiază eventuala modificare a interferenţei fasciculelor care ar putea fi generată de trecerea unei unde gravitaţionale. Această metodă este mult mai sensibilă decât cea utilizată în clasicele antene gravitaţionale şi permite studierea undelor gravitaţionale generate de supernove nu doar din galaxia noastră, ci şi din cea apropiată – VIRGO.

Recent însă a fost propus un nou tip de detector, mult mai mic decât VIRGO sau LIGO, însă la fel de „puternic”. Andrew Geraci de la University of Nevada şi Armina Arvanitaki, de la Stanford University, au propus un construirea unui detector bazat pe folosirea unor microsfere (sau discuri) dielectrice răcite şi ţinute „prizoniere” de fascicule laser. Acest sistem ar avea dimensiuni mult mai mici (de cel puţin 10 ori) decât VIRGO de exemplu, însă ar fi extrem de sensibil la frecvenţe mari (mai mari ca VIRGO). Deci nu ar înlocui VIRGO, însă ar putea detecta unde gravitaţionale într-o gamă de frecvente la care VIRGO nu este sensibil.

Ce anume ar putea măsura un astfel de obiect? Un fenomen extrem de exotic: undele gravitaţionale produse în galaxia noastră de anihilarea unor particule ipotetice care se numesc axioni în apropierea găurilor negre. Axionii ar putea reprezenta particule de materie întunecată. Doi iepuri dintr-o lovitură; undele gravitaţionale şi materia întunecată!

Posibilitatea de a studia Universul cu ajutorul undelor gravitaţionale este extrem de fascinantă: aceste semnale ar putea să ne dea informaţii despre structurile şi istoria Universului pe care nu reuşim să le studiem în prezent. O adevărată astronomie a undelor gravitaţională.

În plus, ar reprezenta o ulterioară confirmare directă a teorie lui Einstein, la aproape 100 de ani de când a fost formulată.