Undele gravitaţionale – descoperirea anului

Descoperirea undelor gravitaţionale este potrivit revistei ”Science” descoperirea anului. Detectarea directă a existenţei acestor unde, prezise cu zeci de ani în urmă de către Albert Einstein, ar putea să schimbe peisajul ştiinţific.

Observatorul american LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) a publicat prima oară un material despre descoperirea undelor gravitaţionale din fuziunea a două găuri negre în februarie 2016.

Cu un secol în urmă, în celebra Teorie Generală a Relativităţii, Einstein susţinea că masele accelerate transmit unde gravitaţionale prin timp-spaţiu. Totuşi el nu credea că existenţa acestor unde ar putea fi dovedită vreodată – deoarece deformarea de spaţiu-timp pe care o produce fenomenul ar fi prea mică pentru a putea fi detectată.

Cele mai masive corpuri cosmice cunoscute în univers pe vremea lui Einstein erau stelele. Abia la câteva decenii de la previziunea sa au fost descoperite găurile negre şi stelele neutronice. După descoperirea acestor corpuri cereşti, astrofizicienii au încercat zeci de ani să demonstreze existenţa undelor gravitaţionale.

Echipa de cercetători a descoperit că două găuri negre ce aveau o dimensiune de 29 şi, respectiv, de 36 de ori mai mare decât Soarele, situându-se la o depărtare de aproximativ 1,3 miliarde de ani lumină de Pământ, au generat unde gravitaţionale în momentul în care au fuzionat.

Observaţia deschide o nouă perspectivă asupra unor fenomene care în parte nu sunt vizibile cu alte instrumente. Astfel LIGO nu descoperă numai existenţa undelor gravitaţionale, ci şi că pot exista găuri negre în sisteme binare.

"Undele gravitaţionale au o structură asemănătoare cu cea a luminii. Ele sunt un tip de radiaţii electromagnetice, doar că ondulaţiie lor sunt, de fapt, spaţiul şi timpul pe care le cunoaştem cu toţii. Putem face următoarea comparaţie: dacă punem în mişcare particule încărcate electric, obţinem unde electromagnetice [lumină, unde radio, radiaţii gamma, etc, n.r.]. În momentul în care mişcăm mase, obţinem unde gravitaţionale", a explicat astrofizicianul NASA Ira Thorpe.

Observatorul LIGO

Observatorul LIGO este un sistem format din două observatoare amplasate în statele americane Louisiana şi Washington. El constă în două detectoare în formă de L, aflate la o distanţă de aproximativ 3.040 de kilometri unul de celălalt.

Ideea este că se trimit două fascicule de laser între perechi de oglinzi, pe direcţii perpendiculare. Efectul trecerii undelor gravitaţionale asupra spaţiu-timpului este similar cu cel suferit de o minge de cauciuc pe care ne aşezăm - ea se turteşte - polii nord-sud se apropie şi linia de la Ecuator tinde să se "mărească".

În cadrul observatorului, acest lucru ar cauza ca oglinzile să se depărteze/apropie pe distanţe extrem de mici, totuşi observabile - distanţa dintre perechea N-S devine mai mică, în timp ce distanţa dintre perechea E-V se măreşte.

Diferenţa dintre cele două perechi de oglinzi este măsurată prin interferometrie laser, pentru a fi cât mai precisă.

Cu ajutorul celor două dispozitive, astronomii pot detecta schimbări subtile provocate de undele gravitaţionale în spaţiu-timp propulsând fascicule laser spre detectoare şi măsurând cu foarte mare precizie distanţa parcursă.