Astronomii au detectat în premieră un „zgomot de fond” al universului pe care sperau de mult timp să-l repereze

Astronomii încearcă să detecteze de peste un sfert de secol zgomotul de fond emis de vârtejul găurilor negre gigantice și acum au reușit, datorită unei tehnici inedite de detecție a undelor gravitaționale. Descoperirea deschide „o nouă fereastră asupra Universului”.

O colaborare ce chiar a dat rezultate

De mult timp cercetătorii se întreabă în ce mod găurile negre super-masive au modelat formarea universului. S-au întrebat și ce s-a întâmplat imediat după Big bang, dar și despre materia neagră.

La unele întrebări răspunsul este mai aproape datorită unor descoperiri la care au contribuit cercetători de pe mai multe continente.

Rezultatele au fost dezvăluite joi de o vastă colaborare a unor radiotelescoape din mai multe zone ale lunii, iar cercetătorii au captat această „vibrație a Universului” cu „precizia unui orologiu”.

Undele gravitaționale sunt ondulații în spațiu și timp. Aceste unde, care se mișcă la viteza luminii, sunt create când corpuri uriașe accelerează prin spațiu și timp.

Practic, undele gravitaționale sunt oscilații ale curburii spațiu-timp care se propagă la mare distanță de punctul de formare.

Acum, o rețea de telescoape a descoperit semne despre un fenomen la scară mult mai mare în „stofa” țesăturii „spațiu-timp și vorbim, în cazul de față, despre unde gravitaționale generate de găuri negre super-masive, poate chiar de milioane de ori mai mari decât masa Soarelui.

Aceste unde gravitaționale sunt colosale, cu lungimi de mii de miliarde de km și sunt detectate studiind stele moarte care se învârt foarte rapid.

Cercetătorii vorbesc despre „gravitational wave background” și despre unde de șoc generate de găuri negre supermasive aflate în centrul galaxiilor îndepărtate, găuri ce se ciocnesc și fuzionează, distorsionând în jurul lor spațiul și timpul.

„De 15 ani ne dorim să găsim acest zgomot în frecvență redusă a undelor gravitaționale răsunând prin univers și trecând prin galaxia noastră, pentru a distorsiona spațiu-timpul într-un mod măsurabil”, spune Stephen Taylor de la Vanderbilt University. „Mă bucur să anunț că munca noastră a dat roade.

Pentru a detecta aceste unde, oamenii de știință au folosit un „instrument” nou: pulsarii din Calea Lactee. Aceste stele au particularitatea de a avea o masă cel mult dublă decât cea solară, comprimată într-o sferă de numai câteva zeci de km în diametru.

Pulsarii sunt stele neutronice care se rotesc rapid și produc radiații electromagnetice uriașe de-a lungul unui fascicul îngust. Stelele neutronice sunt foarte dense și au rotații scurte și regulate. Pulsarii se învârt și cu 700 de rotații pe secundă și trimit semnale radio regulat, la fiecare rotire, precum adevărate orologii naturale.

Undele gravitaționale

Descoperirea undelor gravitaționale, cu detectorul LIGO în 2015, confirmă predicțiile făcute de Einstein în 1916, chiar și acesta având mult timp mari îndoieli. Undele au rămas până în 2015 în domeniul teoriei, deoarece fizicienii estimau că sunt extraordinar de dificil de observat. Deformarea spațiului provocată de o undă gravitațională este mega-minusculă (de 100.000 de ori mai mică decât nucleul unui atom).

Comparația cel mai des făcută legată de aceste infime vibrații detectate este cu oscilațiile care apar pe suprafața unui lac dacă arunci o piatră, doar că în cazul de față ”piatra” este o cantitate colosală de energie echivalentă cu masa câtorva ”Sori”, energie provenită de la două găuri negre care au ”valsat” una în jurul celeilalte și apoi s-au contopit, totul petrecându-se la un miliard de ani lumină de Terra. Când cele două găuri negre fuzionează, o cantitate fantastică de energie se disipează, ”agitând” spațiul și timpul, la fel cum o piatră agită suprafața lacului în care o arunci.

Modelul spațiu-timp

Modelul spațiu-timp combină spațiul tridimensional și timpul unidimensional într-o construcție numită continuul spațiu-timp, unde timpul joacă rolul celei de-a patra dimensiuni. În teoria relativității restrânse, spațiul și timpul sunt mărimi între care există o legătură intrinsecă și, ca urmare, nu pot fi considerate entități separate. Conceptul a bulversat multe teorii mai vechi când a apărut la începutul secolului XX și a avut impact și în filozofie, fiindcă până atunci timpul și spațiu erau considerate absolute și fără o legătură între ele.

Cum demonstra Albert Einstein în a sa teorie generală a relativității, gravitația corpurilor masive deformează „țesăura” spațiului și timpului – iar aceste corpuri cerești se deplasează pe traiectorii determinate de această geometrie. Teoria lui a prezis și existența undelor gravitaționale.

Surse: AFP, Washington Post, BBC, National Geographic