Tipărire
Categorie: Blog Cătălina Oana Curceanu
Accesări: 941

La începutul lunii decembrie a acestui an a fost făcut public primul catalog al evenimentelor cosmice ale căror unde gravitaţionale au fost identificate de către cercetători. În acest catalog au intrat şi patru noi evenimente, ale căror unde gravitaţionale au fost generate de sisteme binare de găuri negre care colapsează într-o unică gaura neagră. Dintre acestea patru evenimente face parte şi cel care corespunde celor mai îndepărtate găuri negre descoperite până acum cu ajutorul undelor gravitaţionale.


Undele gravitaţionale, prezise acum mai bine de o sută de ani da către teoria relativităţii generale a lui Einstein, reprezintă deformări ale spaţiului şi timpului care se generează atunci când corpuri cu masă foarte mare se mişcă accelerat. Aceste unde se propagă în univers, generând la rândul lor deformări ale spaţiului şi timpului. În 2015, pentru prima dată, s-a reuşit măsurarea acestor unde gravitaţionale generate de coliziunea dintre două găuri negre îndepărtate; descoperirea a fost realizată de către  două antene gravitaţionale LIGO din SUA. Aceste antene se bazează pe fenomenul de interferenţă a unor fascicule de laser, care este sensibil la deformări infime ale spaţiului (mai mici decât raza unui proton). Între timp a intrat în funcţiune şi antena VIRGO, situată în Italia, care, la rândul ei, cu ajutorul interferenţei, măsoară vibraţii spaţio-temporale generate de trecerea unei unde gravitaţionale.

La începutul lui decembrie 2018, în cadrul „Gravitational Physics and Astronomy Workshop" care a avut loc la College Park, în Maryland, unde s-au reunit grupurile de cercetători care lucrează în LIGO şi VIRGO, a fost făcut public primul catalog al evenimentelor cosmice ale căror unde gravitaţionale au fost descoperite până acum.

În acest catalog sunt prezente 11 evenimente: 10 sunt generate de coliziuni de găuri negre, iar unul de coliziunea a două stele de neutroni. Aceste unde au fost măsurate de către LIGO şi VIRGO în primele două campanii de măsurători: 12 septembrie 2015 – 19 ianuarie 2016 şi 30 noiembrie 2016 – 25 august 2017.

Cum se generează aceste unde gravitaţionale? Atunci când, de exemplu, două găuri negre se rotesc una în jurul celeilalte, pierd energie, emiţând unde gravitaţionale.

Acest lucru are ca rezultat apropierea din ce în ce mai mult a găurilor negre care se rotesc cu viteze din ce în ce mai mari, până când, inevitabil, aceste se ciocnesc, generând o unică gaura neagră. În urma acestui proces parte din masa iniţială a celor două găuri negre se transformă în energia undelor gravitaţionale: masa găurii negre finale este deci mai mică decât suma maselor celor două găuri negre iniţiale. Undele gravitaţionale sunt unicul instrument cu ajutorul căruia pot fi studiate aceste sisteme binare de găuri negre, despre care, până la descoperirea efectuată de LIGO, nu se ştia nimic – erau invizibile oricărui alt instrument.

Dintre cele patru noi evenimente cosmice care au fost prezentate la conferinţa din Maryland face parte şi cel care corespunde sistemului binar de găuri negre cel mai îndepărtat măsurat vreodată. Este vorba despre evenimentul GW170729, înregistrată pe 29 iulie 2017, care corespunde unui sistem de găuri negre situat la incredibila distanţă de 5 miliarde ani-lumină de noi – deci această undă a pornit spre noi înainte de naşterea Pământului. Întregul sistem solar nu exista pe când cele două găuri negre s-au unit într-o unică gaura neagră cu masa de circa 80 de ori mai mare că a Soarelui. În acest proces o masă de circa 5 ori cea a Soarelui s-a transformat în energia undelor gravitaţionale.

La ora actuală nu se ştie cât de multe găuri negre sunt în univers; din acest motiv inclusiv procesul care a dus la naşterea acestora este învăluit în mister. Printre diversele ipoteze care au fost avansate se numără şi cea care afirmă că aceste găuri negre cu mase de zeci de ori cea a Soarelui s-ar fi născut imediat după Big Bang, în urma fluctuaţiilor de densitate. În acest caz în univers ar putea exista foarte multe găuri negre de acest gen; cu ajutorul antenelor gravitaţionale pot fi detectate doar cele care formează sisteme binare care se unesc într-o unică gaură neagră generând unde gravitaţionale. Găurile negre izolate nu pot fi măsurate cu această metodă.

LIGO şi VIRGO vor începe o nouă campanie de măsurători în primăvara anului viitor, cu aparate îmbunătăţite. Cu siguranţă vor îmbogăţi catalogul evenimentelor cosmice duc la identificarea undelor gravitaţionale, nivelând drumul către o nouă formă de astronomie, care ne ajută să observăm fenomene astronomice invizibile telescoapelor care se bazează pe detecţia undelor electromagnetice.