Unde gravitaționale - emise în urma coliziunii a două găuri super-masive (concepție artist).
Credit: Aurore Simonnet for the NANOGrav Collaboration
După ce în 2015 cercetătorii de la Caltech, MIT și LIGO Scientific Collaboration au detectat pentru prima oară unde gravitaționale (rezultatul coliziunii a două găuri negre), una dintre predicțiile teoriei generale a relativității a lui Albert Einstein, recent patru echipe separate de cercetători (din SUA, Europa, Australia și China) au anunțat că dețin date solide cu privire la existența unor unde gravitaționale de dimensiuni galactice, care afectează dinamica structurii spațiu-timp a universului.
Ca de obicei, presa a prezentat subiectul într-o natură senzaționalistă, fără mare legătură cu descoperirea în sine. Deși informațiile privind aceste tipuri de unde gravitaționale sunt importante, suntem încă departe de momentul în care putem spune că trebuie să ne schimbăm teoria privind nașterea universului ori că progresele făcute modifică / cimentează anumite aspecte privind apariția universului în mod fundamental și definitiv.
Undele gravitaţionale reprezintă vibrații ale continuului spaţiu-timp, generate de corpuri masive aflate în accelerare. Conform relativităţii generale, gravitaţia se manifestă prin curbarea structurii spaţiu-timpului de către masă/ energie. Mişcarea obiectelor masive prin spaţiu-timp perturbă structura acestuia, generând un semnal care se propagă ca o perturbaţie a structurii spaţiu-timpului: undele gravitaţionale.
Dacă în 2015 undele gravitaționale au fost identificate cu ajutorul a două detectoare (interferometre) localizate în Louisiana și statul Washington/ SUA, undele gravitaționale gigantice care au făcut obiectul anunțului recent al astronomilor au fost detectate pe baza unor pulsari „milisecundă” (rămășite stelare ale unor supernove care se rotesc extrem de rapid), comparând semnalele captate de la zeci de astfel de corpuri cosmice.
Cum undele gravitaționale modifică structura spațiu-timpului, asta înseamnă că modifică și timpul necesar fotonilor emiși de pulsari să ajungă la noi. Cercetătorii au colectat și corelat semnalele de la pulsari vreme de zeci de ani, pentru a ajunge la concluzia menționată cu privire la undele gravitaționale gigantice.
Cea mai plauzibilă explicație pentru undele gravitaționale nou-descoperite (denumite în literatura de specialitate și „fundalul de unde gravitaționale” sau „fundalul stocastic”, având la bază conceptele din engleză: „gravitational wave background” și „stochastic background”) este aceea că ar fi produse de perechi de găuri negre super-masive, care orbitează una în jurul celeilalte în centrul unor galaxii îndepărtate.
| -- Citește și: Istoria completă a găurilor negre |
Cele mai multe galaxii au găuri negre super-masive (cu masa echivalentă cu miliarde de mase solare) în centrul lor. Este posibil ca perechi de astfel de găuri negre să fi ajuns în relativa proximitate ca urmare a unirii a două galaxii.
De exemplu, galaxia noastră, Calea Lactee, pare a fi pe un curs sigur de unire cu Galaxia Andromeda în circa 10 miliarde de ani.
Sarcina cercetătorilor este aceea de a se asigura că semnalul detectat are la bază găurile negre super-masive, ceea ce ar reprezenta un succes în astronomie, demonstrând că astfel de găuri negre ajung suficient de aproape unele de altele pentru a genera unde gravitaționale gigantice.
Astronomii au calculat că în centrele galactice cu găuri negre binare, fiecare gaură neagră ar transfera o parte din impuls către stele din jur, ceea ce ar duce, în timp, la încetinirea găurilor negre și orbitarea reciprocă la distanțe de circa 1 parsec (o distanță egală cu 3,26 ani-lumină). Găuri negre care ajung la distanțe mult mai mici una de alta (1 miliparsec) ar emite unde gravitaționale gigantice. Teoriile care ne spun cum s-ar putea întâmpla asta sunt la nivel speculativ deocamdată.
Găurile negre binare nu sunt singura explicație posibilă pentru explicarea undelor gravitaționale gigantice. Alte ipoteze sunt: anumite tipuri de materie întunecată, corzi cosmice (citește și: Ce este teoria corzilor?) sau imperfecțiuni infinitezimale ale curbării spațiu-timpului.
O altă teorie interesantă cu privire la originea acestor unde gravitaționale ar fi următoarea: acestea își au originea în universul timpuriu. Undele gravitaționale călătoresc în orice mediu, neputând fi blocate nicicum în călătoria lor cosmică. Orice astfel de unde gravitaționale generate în primele clipe ale creării universului ar putea fi încă detectabile, ca parte din „fundalul stocastic”, oferindu-ne o fereastră către fizica extremă a nașterii universului (Big Bang).
| -- Descarcă posterul nostru: Istoria și destinul universului. |
