EXCLUSIV Kip Thorne, câștigător al Nobelului pentru fizică în 2017: Planeta Marte este un loc atractiv pentru a construi o colonie și sunt încântat de planurile lui Elon Musk. Ce spune despre călătoria către găurile negre, despre Dumnezeu și despre ”mașina timpului”

Kip Thorne, unul dintre cei mai cunoscuți oameni de știință, a vorbit într-un interviu pentru HotNews.ro despre cât de viabile sunt planurile oamenilor de a coloniza planeta Marte și despre posibilitatea de a trimite mici sonde cosmice către găuri negre și mai ales spre cel mai apropiat sistem solar. Thorne l-a avut printre prieteni pe regretatul Stephen Hawking și este celebru pentru contribuția științifică la filmul Interstellar din 2014.

Celebrul fizician a vorbit la București despre iluzoriile ”găuri de vierme” ce pot deveni ”mașini ale timpului”, a explicat de ce este ateu și a estimat ce descoperiri astronomice ar putea marca următoarele decenii. Mai jos puteți citi despre ce se întâmplă când două găuri negre se ciocnesc și cataclismul deformează spațiul și timpul, la fel cum o piatră ”agită” suprafața lacului în care o arunci.

Informația pe scurt

Kip Thorne, despre ideea de a coloniza planeta Marte: Am totală încrederea în Elon Musk, cred că planurile sale vor reuși în aproximativ 20 de ani

Despre posibilitatea de a trimite mici sonde cosmice către o gaură neagră: Pentru început ar putea fi trimisă o sondă cosmică de mici dimensiuni dincolo de Alpha Centauri, iar acest proiect pare realizabil.

Kip Thorne, despre descoperirea pentru care a luat Nobelul: LIGO și echipa cu care lucrez au construit detectoare cu care au depistat undele gravitaționale care rezultă după ciocnirea a două găuri negre și practic am făcut pentru undele gravitaționale ce a făcut Galilei acum 400 de ani pentru undele electromagnetice.

Găurile negre nu pot funcționa precum ”mașini ale timpului”, fiindcă am muri dacă am intra în ele. Însă ”găurile de vierme” ar putea funcționa ca un ”time machine”, iar drumul s-ar face cu viteze uluitoare și ieșirea s-ar putea produce într-un moment anterior intrării. Problema este că nu există vreo dovadă științifică despre existența unei găuri de vierme.

Cercetările la care Thorne a avut un rol foarte important au dovedit că două găuri negre se ciocnesc și fuzionează, într-un eveniment de o putere colosală, cu atât mai interesant cu cât este vorba de două obiecte care nu sunt făcute din materie și nu au absolut nimic solid. Când 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.

Cum privește ipotetica interacțiune a extratereștrilor cu oamenii: Este foarte posibil ca civilizații avansate să fi trimis mici sonde către sistemul solar pentru a vedea ce este aici și pentru a afla informații, dar distanțele sunt atât de mari, încât cred că este foarte improbabil ca ființe extraterestre să fi vizitat planeta noastră în timpuri istorice

Thorne spune că este ateu încă din tinerețe: Pe la 20 de ani mi-am pierdut interesul față de religie (…) Am considerat că direcția corectă pentru mine a fost cea legată de știință și tehnologie și acolo mi-am îndreptat atenția.

Descoperirea undelor gravitaționale, cu detectoprul LIGO în 2015, confirmă predicțiile făcute de Einstein în 1916, chiar și acesta având mult timp mari îndoieli. Undele au răms 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).

Un moment fantastic din istoria astronomiei

Oamenii au privit cu teamă și venerație către cer încă de la începuturile istoriei și babilonienii au întocmit acum 3200 de ani un ”catalog al stelelor”. Multe momente ale vieții oamenilor depindeau de cele observate pe cerul nopții, de la programarea recoltelor, până la călătoriile pe apă.

Un pas uriaș s-a petrecut după 1600 și totul s-a schimbat în secolul XVII când primele telescoape au permis observații detaliate imposibil de făcut cu ochiul liber. Planete, stele, pete solare, toate au devenit observabile și au schimbat întreg sistemul de gândire construit de savanții greci și de arabii din Evul Mediu,

Reprezentarea artistică a unei coliziuni cataclismici (sursa – LIGO)

În 400 de ani, câți s-au scurs de la observațiile lui Galileo, tehnologia a avansat fantastic, iar instrumentele inventate în a doua parte a secolului XX au permis observații despre originea universului și despre structura materiei.

Kip Thorne, personajul din centrul acestui articol, a fost unul dintre cei trei oameni de știință care au primit în 2017 premiul Nobel pentru fizică, fiindcă au detectat undele gravitaționale a căror existență fusese prezisă cu un secol în urmă de Albert Einstein. Descoperirea a fost considerată una dintre cele mai importante din istoria fizicii, pentru consecințele pe care le are și pentru faptul că deschide, la propriu, o ”fereastră” către univers.

Kip Thorne s-a născut în 1940 în orașul Logan din statul american Utah și din 1970 este profesor la California Institute of Technology (Caltech). Încă din anii 70 și-a propus să detecteze undele gravitaționale și a contribuit crucial la construirea detectorului LIGO care a făcut descoperirea în 2015.

Deformarea spațiului și timpului, imagine LIGO

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

Kip Thorne a fost prieten cu regretatul Stephen Hawking alături de care a făcut un celebru pariu. În plus, cei doi au cercetat în mod independent chestiuni similare și au ajuns la concluzii asemănătoare.

Thorne a devenit cunoscut și în cinematografie ca producător și consilier științific al filmului Interstellar lansat în 2014, rămas celebru pentru scenele cu călătoriile prin găuri negre, găuri de vierme și mai ales prin faptul că a fost un film SF care a fost gândit să respecte cât mai mult posibil adevărurile științifice. Thorne este mândru că o bună parte din acțiunea filmului a fost construită după recomandările și calculele matematice făcute de echipa sa, astfel încât principiile științifice să nu fie ”făcute praf,” cum s-a întâmplat în alte filme.

Filmul a fost regizat de Christopher Nolan, celebru și pentru titluri precum Inception și Dunkirk.

Thorne a ținut la Bucuresști o prezentare în cadrul McCann/Thiess Conferences, iar după eveniment a acordat un scurt interviu pentru HotNews.ro.

Planeta Marte – Un loc atractiv pentru a construi o colonie

Planeta Marte a fascinat observatorii încă de acum mai bine de două milenii și se estimează că oamenii de știință chinezi și babilonieni au făcut observații încă dinainte de anul 500 î Hr despre mișcările planetei Roșii. Galilei este primul om care a privit Marte prin telescop, unul rudimentar ce-i drept, iar date mai detaliate despre suprafața planetei au venit de la nume mari, precum Christian Huygens și Domenico Cassini, tot în sec 17.

Crater alungit de pe marte fotografiat de roverul Oportunity (sursa – NASA)

În secolul 19 au făcut senzație anunțuri cum că pe Marte par să existe canale create de ființe inteligente, iar marțienii, mici ființe extraterestre, au apărut în teatru, în filme și în literatura SF. Din 1965 oamenii au trimis sonde tot mai performante către Marte, începând cu misiunile Mariner și Viking, pentru ca în ultimii ani pe planeta Roșie să ajungă rovere tot mai performante, mici laboratoare care culeg tot mai multe date despre mediul marțian și caută dovezi că ar fi existat organisme vii. Aceste sonde au ajuns în medie în 200-250 de zile la destinație.

Distanța dintre Terra și Marte este mereu variabilă, fiindcă ambele planete se mișcă pe orbitele solare. Cea mai mică distanță dintre cele două planete înregistrată în istoria recentă a fost 56 milioane km, iar media este 140 milioane km.

În toamna lui 2016, Elon Musk, celebrul antreprenor care a fondat SpaceX și Tesla Motors, a prezentat planurile pentru instalarea unui oraș pe Marte. Proiectul extrem de îndrăzneț presupune ca în 2026 să ajungă primii oameni acolo, iar în următorii 40-100 de ani să fie duși pe Marte un milion de oameni. În primele transporturi vor fi duse cam 100 de persoane și călătoria va dura peste trei luni, existând însă riscuri uriașe ca cei de la bord să-și piardă viața, spunea Elon Musk.

Conceptul unui rover marțian ce ar trebui lansat în vara lui 2020 (foto – NASA)

L-am întrebat pe Kip Thorne cum i se par planurile lui Elon Musk, iar el a spus că a vorbit cu el și că este încântat de perspectivă.

”Până când Elon Musk nu a început să-și conceapă planurile privind trimiterea oamenilor pe Marte nu aș fi crezut că este posibil ca în timpul vieții mele să văd acest lucru, dar mi-am schimbat părerea după ce am vorbit cu el. Cred că planurile lui ar putea reuși în aproximativ 20 de ani, costurile sunt mari, dar nu enorme și cred că merită. Sigur va găsi surse de finanțare. Am multă încredere în Musk, în general a reușit ce a promis”

Este însă viabilă construirea unei colonii umane atât de departe și într-un spațiu ostil?

”Planeta Marte este un loc atractiv pentru a construi o colonie și ar fi o plasă de siguranță pentru supraviețuirea rasei umane să avem o colonie viabilă undeva în sistemul solar. Ar fi util și costurile sunt mici dacă le comparăm cu alte liucruri pe care oamenii le fac deja. Costurile sunt mari într-un anumit sens, dar mici în alt sens, însă sunt încântat de idee”.

Drumul către găurile negre și uimitoarele ciocniri

Puține concepte din fizică au stârnit atît de multă fascinație, precum găurile negre, locuri uriașe și îndepărtate de unde nu mai poți ieși, odată ce ai intrat. Conceptul a fost enunțat de John Mitchell, la sfârșit de secol XVIII, dar scepticismul a persistat în rândul astrofizicienilor până la începutul anilor 70′ când teroriile despre găurile negre au fost confirmate de cercetările unor savanți precum Stephen Hawking, Roger Penrose sau James Bardeen.

Gaura neagră este un obiect cosmic atât de dens, încât lumina nu poate scăpa de câmpul său gravitațional. Centrul unei găuri negre se numește singularitate, iar în jurul ei se află un câmp gravitațional atât de puternic încât orice obiect pătrunde în perimetrul câmpului dispare în gaura neagră. Câmpul gravitațional a fost denumit orizontul evenimentului. În Interstellar, filmul la care Thorne a fost consilier științific, este o scenă memorabilă cu intrarea și cu călătoria într-o gaură neagră.

Singularitatea din interiorul găurii negre este un loc unde gravitația devine foarte puternică și legile relativității generale nu se mai aplică și ajung a fi înlocuite de un nou set de legi ale fizicii, cele ale gravitației cuantice.

Fuziunea dintre două găuri negre O imagine creată pe computer arată cum se contopesc două găuri negre – eveniment de o putere colosală care s-a produs la peste un miliard de ani lumină de Terra. Stelele apar deformate din cauza gravitației extrem de puternice a găurilor negre. Aceste găuri negre deformează spațiul și timpul, iar acest lucru face ca lumina provenită de la stele să se curbeze în jurul găurilor negre într-un proces numit gravitational lensing (sursa – LIGO)

L-am întrebat pe Kip Thorne dacă este posibil să trimitem mici sonde cosmice către o gaură neagră, pentru a face observații fantastic de detaliate despre aceste obiecte cu totul speciale.

”Pentru început ar putea fi trimisă o sondă cosmică mică dincolo de Alpha Centauri și acest proiect inovator este susținut de Yuri Millner și pare realizabil. Să facem asta întâi și vedem apoi ce poate urma. Cea mai apropiată gaură neagră este mult mai îndepărtată decât acel punct, însă deja ajungerea la Alpha Centauri este o sarcină uriașă”, spune Thorne.

Yuri Millner a susținut cu 100 milioane dolari ”studiul” de fezebilitate a unui proiect super-îndrăzneț de a trimite o flotă de mini-sonde, fiecare cât o cartelă SIM, spre exoplaneta Proxima b din Alpha Centauri. Sondele ar urma să ajungă în 20 de ani și să atingă o viteză fantastică, o cincime din cea a luminii. Sondele ar urma să fie propulsate de lasere de la sol și ideea este că, accelerate corespunzător, să ajungă în vidul spațial unde vor pluti singure. Nu se știe dacă este viabil proiectul și unele estimări indică costuri de 10 miliarde dolari.

Alpha Centauri este cel mai apropiat sistem stelar și planetar de sistemul solar, dar distanța față de Terra este uriașă: peste 4 ani lumină, adică vreo 40.000 de miliarde de km. Spre comparație, Luna este la sub 400.000 km de Terra. Și Soarele pare aproape comparativ cu Alpha Centauri, cu ai săi 149 milioane km depărtare.

”Dacă facem o comparație, oamenii au ajuns doar până pe Luna până în prezent, iar a ajunge pe Alpha Centauri față de a ajunge pe Lună este ca și când am compara un ocol al pământului cu a străbate un singur kilometru, nu mai știu acum cifra exactă. (…) Cred că ar fi posibil să fie trimisă o mică sondă în următoarele două decenii către Alpha Centauri”., spune Kip Thorne.

Dansul spiralat a două gpuri negre (foto – LIGO)

Găurile negre se formează când o stea ajunge la sfârșitul ciclului de viață și nucleul face implozie, straturile exterioare explodează, iar cea mai mare parte a masei stelare se împrăștie în spațiu. Din stea rămâne doar nucleul, care poate lua trei forme: gaură neagră, pitică albă sau stea neutronică.

Pentru că lumina nu pătrunde, găurile negre sunt invizibile pentru ochiul uman, însă ele pot fi detectate cu telescoape spațiale ce pot vedea cum stelele care sunt foarte aproape de o gaură neagră diferă față de alte stele. Astrofizicienii pot vedea în ce mod gravitația puternică afectează stelele și gazele din jurul unei găuri negre și pot studia diverse stele pentru a vedea dacă acestea sunt lângă o gaură neagră.

L-am întrebat pe Kip Thorne cu ce ar semăna o coliziune între două găuri negre, două corpuri care nu conțin materii solide ”Seamănă cu ciocnirea a două valuri uriașe pe mare și urmează și o mare degajare de energie (…) Facem simulări deja de câțiva ani și începem să înțelegem cum se comportă spațiul și timpul în timpul acestor coliziuni și acum înțelegem mult mai mult decât în trecut”. Aceste ciocniri sunt esențiale pentru descoperirile lui Thorne și ale echipei LIGO, fiindcă undele gravitaționale au fost descoperite în urma observării coliziunilor dintre găurile negre.

Găurile de vierme – Mașinile ipotetice ale timpului care se pot autodistruge

Thorne a vorbit în timpul conferinței sale științifice de la București și despre ideea unei ”mașini a timpului”, prezentând și una dintre puținele scene din Interstellar care se îndepărtează oarecum de cunoștiințele științifice validate și merge și spre speculație: cea în care protagoniștii traversează cu succes o gaură de vierme (wormhole) care este o structură ipotetică ce leagă puncte îndepărtate din spațiu-timp. Aceste găuri au fost pentru prima dată descrise în 1935 de către Albert Einstein și Nathan Rosen și de aceea au fost numite inițial Poduri Einstein-Rosen.

Thorne a povestit cum un prieten al său, celebrul om de știință Carl Sagan (care a murit în 1996) i-a cerut părerea în legătură cu o carte pe care o scria, carte în care eroina urma să călătorească în univers printr-o gaură neagră. Thorne spune că i-a răspuns că nu este o idee bună fiindcă eroina ar muri dacă ar încerca să intre într-o gaură neagră, dar ar trebui să încerce printr-o ”gaură de vierme”.

Marea diferențe între găurile negre și cele de vierme este că pentru primele sunt dovezi clare că există, iar pentru cele de vierme nu sunt astfel de dovezi. În plus, deși ambele au o gaură de intrare, ”wormhole”-urile au și una de ieșire și unele teorii spun că aceste găuri de vierme ar funcționa ca un fel de ”mașini ale timpului”, fiindcă, dacă ar exista găuri de vierme traversabile, drumul s-ar face cu viteze uluitoare și ieșirea s-ar putea produce într-un moment în timp anterior intrării. Previziunile indică faptul că într-o gaură de vierme timpul curge diferit decât în afara ei, iar în cartea despre Interstellar, Thorne oferă un exemplu ipotetic.

Dacă ar exista o gaură de vierme cu un capăt în sufrageria casei și un altul la o navă spațială parcată în curte, iar soția sa s-ar duce către naveta spațială și ea ar călători printr-o gaură de vierme, timpul s-ar scurge mult mai încet pentru ea. Practic, dacă ea ar face o călătorie de șase ore dus și șase ore întors, pentru Kip Thorne, rămas pe Pământ, s-ar scurge zece ani, iar soția, când se întoarce 12 ore mai târziu, l-ar găsi cu 10 ani mai bătrân.

Thorne spune că probabil doar civilizații foarte avansate ar putea construi găuri de vierme, dar este extraordinar de puțin probabil și, chiar dacă ar exista, probabil că ar face implozie până să apuci să închei călătoria prin ele.

La București, Thorne a explicat faptul că diversele calcule au arătat că o călătorie ipotetică printr-un wormhole ar duce la explozii gigantice din cauza fluctuațiilor câmpului electromagnetic ”Marea întrebare este dacă explozia este destul de puternică încât să distrugă gaura în momentul în care devine o mașină a timpului. Se pare că orice ai face pentru a crea această mașină a timpului, ea se va autodistruge în momentul în care încerci să o activezi. Când eu și Stephen Hawking am făcut în mod independent cercetări privind aceste explozii, am ajuns la concluzia că s-ar putea să nu fie atât de puternice încât să distrugă aceste mașini ale timpului în timp ce ele se nasc. Numai legile gravitației cuantice pot să ne spună ce se întâmplă și tare mult am vrea să le înțelegem”.

Gaura de vierme s-ar putea autodistruge chiar în momentul în care se tramsformă într-o mașină a timpului

Trebuie să menționăm modelul spațiu-timp care 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 începtulul secolului XX și a avut impact și în filozofie, fiindcă până atunci timpul și spațiu erau considerate absolute și fără o legătură între ele.

La 20 de ani mi-am pierdut interesul față de religie. Apoi a contat puterea științei

La orice discuție cu un mare fizician apare întrebarea; crede în Dumnezeu? Cum se împacă religia cu știința. Sunt celebre părerile lui Stephen Hawking despre Dumnezeu și creație, iar Kip Thorne este tranșant și spune că interesul lui s-a îndreptat către știință, depărtându-se de religie. Iată ce a răspuns când a fost întrebat despre subiect la conferința de la București:

”Pe la 20 de ani mi-am pierdut interesul față de religie. Nu aș spune că am devenit cu totul ateu, dar religia pur și simplu a încetat să mai fie o chestiune de interes pentru mine, fiindcă am început să studiez puterea științei pentru a analiza universul din jurul nostru, pentru a prezice lucruri și a testa apoi prezicerile și pentru a construi tehnologii care să facă viața oamenilor mai bună. Am considerat că direcția corectă pentru mine a fost cea legată de știință și tehnologie și acolo mi-am îndreptat atenția. Așadar, deși cred că este puțin probabil ca un Dumnezeu să existe, este nu fiindcă m-am gândit profund la acest lucru și nici nu am pus multă energie în chestiune, pentru că nu am mai considerat-o de interes pentru mine”.

”Este foarte posibil ca civilizații avansate să fi trimis mici sonde către sistemul solar pentru a vedea ce este aici”

Este aproape unanim acceptat în comunitatea științifică faptul că există civilizații avansate în Univers, însă momentul în care vom lua contact cu ele s-ar putea să nu apară prea curând. Este confirmată existența a aproximativ 4.000 de exoplanete și cel puțin un sfert dintre planetele ”inventariate” de telescopul Kepler sunt de mărimea Terrei și se află în așa-numita ”zonă locuibilă” din jurul stelei lor.

Locurile din Univers unde ar fi putut evolua viața sunt numeroase, fiind vorba de condiții nici prea reci, dar nici prea calde, de o distanță potrivită față de o stea, distanță care să permită existența apei în stare lichidă, dar și prezența unei scoarțe solide pe planeta respectivă.

Kip Thorne este sigur că există civilizații avansate, însă crede că nu au vizitat Terra, cel puțin în ultimele mii de ani.

”Majoritatea oamenilor de știință cred că există civilizații avansate în Univers, mai ales că există atâtea exoplanete asemănătoare Pământului. Problema este că distanțele sunt uriașe, iar călătoria interstelară este mult mai dificilă decât cea interplanetară. Este foarte posibil ca civilizații avansate să fi trimis mici sonde către sistemul solar pentru a vedea ce este aici și pentru a afla informații, dar distanțele sunt atât de mari. încât cred că este foarte improbabil ca ființe extraterestre să fi vizitat planeta noastră în timpuri istorice. Eu mă aștept însă ca pe viitor să primim semnale inteligente de la alte civilizații înainte ca noi sau ei să trimită sonde sau să există interacțiuni directe”

El spune că proiectul SETI din SUA, prin care se caută alte civilizații cu ajutorul undelor electromagnetice, este foarte util și merită investit în el. De precizat că SETI este o instalație cu totul specială pentru că este construită cu scopul de a detecta semnale de la civilizații extraterestre, dar proiectul a avut probleme de finanțare și este mult mai mic decât sperau promotorii săi.

De nenționat că, dacă până de curând căutarea inteligenței artificiale s-a concentrat pe detectarea semnalelor radio, căutarea se extinde acum și la emisiile roșii lși infraroșii, mai ales că telescoapele au tot mai multă putere de calcul și deci sunt mai performante și ne pot ”spune” mai multe.

De ce este importantă descoperirea undelor gravitaționale

Undele gravitaționale reprezintă un capitol extrem de promițător pentru astronomie, domeniu preocupat până de curând cu studierea luminii. Problema este că găurile negre nu emit lumină, astfel că aceste detectoare stil LIGO sunt singurele care le pot afla secretele.

Unul dintre cele două detectoare LIGO

”Galileo Galilei a creat astronomia modernă, electromagnetică, atunci când a construit un telescop și a descoperit lunile lui Jupiter. Astronomia optică, cea cu raze X și radioastronomia au schimbat cu totul modul în care înțelegem universul în 400 de ani, câți au trecut de la Galilei. LIGO și echipa cu care lucrez au construit detectoare cu care au depistat undele gravitaționale care rezultă după ciocnirea a două găuri negre și practic am făcut pentru undele gravitaționale ce a făcut Galilei acum 400 de ani pentru undele electromagnetice”, spune Kip Thorn.

Momentul de acum patru secole este unul de referință: Galilei a îndreptat către cer primul telescop și a observat în jurul lui Jupiter patru mici stele despre care a dedus că erau ”lunile” acestei planete. Descoperirea a zdruncinat tot ce credea atunci și a pus bazele teoriilor moderne, lăsându-le în urmă pe cele care spuneau că Pământul este centrul universului.

LIGO este un proiect de 1,1 miliarde dolari la care au ajuns să lucreze peste 1.000 de oameni de la universități din 15 țări. Detectorul a primit un upgrade puternic fiind închis un an și ceva pentru modernizare, iar Kip Thorn spune că în 2021 LIGO va putea detecta o coliziune pe zi și în 2030, una pe minut. LIGO a detectat până acum cocnirile a zece perechi de găuri negre, dar și ciocnirea a două stele neutronice (pulsari).

De precizat că în vara lui 2017 undele gravitaționale au fost detectate și de VIRGO, uriașul detector de lângă Pisa (Italia), care a colaborat strâns cu LIGO.

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

Cu atât mai frumos a fost succesul detectării undelor, cu cât Einstein, o figură tutelară în lumea fizicii, le-a prezis existența din 1916

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.

Când vorbim de ani lumină trebuie să ne gândim că distanța funcționează ca o mașină a timpului pentru astronomi și cu cât un corp cosmic este mai departe de pământ, cu atât mai tânăr îl vedem. De ce? Pentru că cu cât distanța este mai mare față de Pământ, cu atât este nevoie de mai mult timp ca radiațiile emise de acel corp să ajungă la noi. Tocmai de aceea putem vedea cum era universul acum miliarde de ani și putem înregistra evenimente care s-au petrecut atunci.

Descoperirea a fost specială și fiindcă a avut o istorie complicată, dar plină de colaborări: teoreticieni au fost și în SUA, dar și în Europa, uriașe detectoare au fost construite pe ambele continente și oamenii de știință au făcut schimb de idei, dar și de înalte tehnologii. Spiritul de colaborare a fost deosebit și unii fizicieni și-au riscat cariera, mai ales că mulți alții nu credeau că undele pot fi detectate.

Juriul Nobel spunea în octombrie 2017 că a premiat „contribuțiile lor decisive la detectorul LIGO și la observarea undelor gravitaționale„, un avans capital în cercetarea care confirmă predicția lui Albert Einstein în teoria relativității generale.

Detectorul Virgo (foto – LIGO)

„Descoperirea lor a bulversat lumea”, spunea atunci secretarul general al Academiei de știinte, Goran Hansson. Un secol după predicția lui Einstein, acești fizicieni au făcut un pas imens în astrofizică, ridicând încă un ”văl” de peste misterele cosmosului.

Ce va urma în astronomie: mai multe despre Big Bang și despre gravitația cuantică

Se investește masiv în unelte tot mai puternice de cercetare, se construiesc noi telescoape terestre, dar si altele spațiale și vor exista tot mai multe detectoare ce vor profita de faptul că este în continuare în creștere puterea de calcul. Și cele existente, precum LIGO au fost upgradate și procesul de modernizare va continua.

Echipamente la detectorul LIGO

În acest context, Kip Thorne spune că un fel de ar fi constituit de primele date observabile de la nașterea universului ”Nu știu ce ne vor arăta, dar sigur vor fi extrem de interesante”.

Thorne spune că în următorii zece ani este de așteptat să poată fi culese date din observații despre unde gravitaționale ce provin de la Big Bang, unde care provin direct de la momentul Big Bang, dar au fost amplifcate de procesul de inflație (expansiunea fantastic de rapidă a universului în primele sale momente de existență).

Teoriile larg acceptate susțin că universul a avut o expansiune fulgerătoare în primele sale clipe de existență, dublându-și în mod repetat raza la intervale regulate. Expansiunea inițială s-ar fi produs la intervale de mai puțin de o secundă, apoi universul s-ar fi extins cu o viteză constantă până acum aproximativ cinci miliarde de ani când viteza a început să crească.

”Este o predicție că de la Big Bang au provenit unde gravitaționale, chiar dacă doar sub forma unor fluctuații cuantice și ar fi putut să fie amplificate suficient încât să devină detectabile. Mă aștept să poată fi detectate, chiar dacă ar fi cel mai slab posibil lucru ce a provenit de la Big Bang”, spune Thorne.

Despre Big Bang – acel eveniment incredibil de la care a început totul acum 13,7 miliarde de ani – mai sunt enorm de multe de aflat. Mai mult, astrofizicienii s-au întrebat și ce s-a întâmplat înainte de Big Bang și care era starea inițială a universului. O teorie intens discutată îi aparține unui savant pe nume Lee Smolin care spune că este posibil ca universul nostru să fi fost o gaură neagră dintr-un alt univers. Sunt teorii care vorbesc despre ”multiversuri”, practic faptul că ar exista mai multe universuri ce se nasc unul dintr-altul.

Thorne și-a exprimat și speranța că vor urma descoperiri importante în domeniul gravitației cuantice, domeniu care este încă la început.

”Mă aștept ca până la mijlocul acestui secol să avem date din observații despre nașterea universului, date care ne vor spune ce s-a întâmplat exact la Big Bang din punct de vedere al legilor gravitației cuantice și vor fi poate primele observații majore de gravitate cuantică și vom putea combina datele cu cele legate de amplificare și inflație. Există o predicție cum că vom putea afla ce a rezultat în urma Big Bang-ului prin aceste fluctuații cuantice, dar cred că este posibil ca predicția să fie greșită și nu cred că suntem destul de inteligenți să aflăm ce a rezultat din Big Bang, dacă nu știm legile gravitației cuantice care l-au guvernat. Este totul bazat pe prea puține cunoștiințe despre gravitația cuantică”.

Kip Thorne, vorbind la București (foto – McCann)

Universul observabil era doar un punct în momentul Big Bang-ului, acum 13,7 miliarde de ani, iar de atunci s-a tot extins, iar temperatura sa a scăzut constant. Termenul de Big Bang a fost utilizat în premieră de astrofizicianul britanic Fred Hoyle, într-o emisiune la BBC, în 1952. Acel prim punct de la care a pornit totul avea o densitate fantastică în care toată materia și energia, tot spațiul și timpul, erau strânse laolaltă.

Relativitatea generală și mecanica cuantică sunt teorii diferite ce nu au fost până acum convingător reconciliate printr-o teorie ”unificatoare”, deoarece există o serie de contradicții importante. Când descriu structura găurilor negre sau a universului în momentul Biga Bang, fizicienii se folosesc de ambele teorii. Contradicțiile vin din faptul că relativitatea generală se bazează pe o geometrie spațială regulată, în timp ce mecanica cuantică spune că universul este haotic și totul apare și dispare în mod imprevizibil.

Deși nu există o descriere cuantică a gravitației, este posibilă determinarea comportamentulului unui obiect cuantic în prezența gravitației.

Recomandare de lectura: