După ce s-a pornit în septembrie 2015, observatorul dublu LIGO - Observatoarele cu unde gravitaționale cu laser Interferometru din Hanford, Washington și Livingston, Louisiana - a detectat simultan contopirea a două găuri negre în prima sesiune de lucru, deși sensibilitatea lor a fost stabilită la 30% din posibil. Fuziunea a două mase solare 36 și 29 de mase solare, descoperite la 14 septembrie 2015, și a altor găuri negre la 14 și 8 mase solare, descoperite la 26 decembrie 2015, au oferit prima confirmare certă și directă a existenței undelor gravitaționale. A fost nevoie de un secol pentru a face acest lucru. În cele din urmă, tehnologia a fost capabilă să testeze teoria și să o confirme.
Descoperirea acestor valuri este doar începutul: o nouă eră se produce în astronomie. În urmă cu 101 ani, Einstein a prezentat o nouă teorie a gravitației: relativitatea generală. Odată cu aceasta a apărut realizarea: mase îndepărtate nu atrag instantaneu altele similare pe întregul univers, această prezență a materiei și a energiei deformează țesătura spațiului-timp. Această imagine complet nouă a gravitației a adus cu ea o serie întreagă de consecințe neașteptate, inclusiv lentile gravitaționale, un univers în expansiune, dilatarea timpului gravitațional și - cum știm acum cu siguranță - existența unui nou tip de radiații: undele gravitaționale. Când masele se mișcă sau se accelerează unele față de altele prin spațiu, reacția spațiului în sine creează ondulări. Această ondulare se deplasează prin spațiu cu viteza luminii și, ca urmare, intră în detectoarele noastre,ne informează despre evenimente îndepărtate prin unde gravitaționale.
Este cel mai ușor să detectați obiecte care emit semnale puternice și anume:
- mase mari, - situate la o distanță mică între ele;
- rotire rapidă, Video promotional:
- cu orbite în schimbare semnificativă.
Cei mai buni candidați sunt, în mod evident, coliziuni, obiecte care se prăbușesc, cum ar fi găurile negre și stelele cu neutroni. De asemenea, trebuie să ținem cont de frecvența cu care putem detecta aceste obiecte, care va fi aproximativ egală cu lungimea căii detectorului (lungimea brațului de numărul de reflecții) împărțită la viteza luminii.
LIGO, cu brațele sale de 4 kilometri, cu mii de reflexii de lumină, poate vedea obiecte la frecvențe din intervalul milisecundelor. Aceasta include fuzionarea găurilor negre și a stelelor de neutroni în ultima etapă a contopirii, precum și evenimente exotice precum găurile negre sau stelele neutronice care consumă o bucată mare de materie și gurgle, devenind mai sferice. O supernova extrem de asimetrică poate crea, de asemenea, o undă gravitațională; prăbușirea miezului este puțin probabil să lovească detectoarele de unde gravitaționale, fuzionând stele pitice albe din apropiere ar putea bine.
Am văzut deja contopirea găurilor negre cu găurile negre și, pe măsură ce LIGO se îmbunătățește, este rezonabil să presupunem că în următorii ani vom avea prima generație de estimări ale găurilor negre ale maselor stelare (de la câteva la o sută de mase solare). LIGO trebuie să găsească, de asemenea, fuziuni de stele neutronice cu stele neutronice; când observatoarele vor atinge sensibilitatea planificată, vor putea observa trei până la patru evenimente pe lună, dacă estimările noastre privind frecvența fuziunii lor și sensibilitatea LIGO sunt corecte.
Supernovele asimetrice și balotarea găurilor exotice de neutroni vor fi extrem de interesante de detectat (dacă este posibil, deoarece se crede că sunt evenimente rare). Dar cele mai mari descoperiri sunt de așteptat cu mai mulți detectori. Când detectorul VIRGO din Italia va începe să funcționeze, poziționarea reală prin triangulare va deveni posibilă: vom putea determina cu exactitate unde se nasc aceste evenimente în spațiu și apoi vom efectua măsurători optice. VIRGO va fi urmată de interferometre cu unde gravitaționale din Japonia și India. Peste câțiva ani, viziunea noastră asupra cerului cu valuri gravitaționale va atinge un nou nivel.
Dar cele mai mari reușite ale noastre vor începe când vom aduce ambițiile noastre de undă gravitațională în spațiu. În spațiu, nu vă limitați la zgomotul seismic, la prăbușirea camioanelor sau la tectonica plăcilor; doar un vid spațiu liniștit în fundal. Nu ești limitat de curbura Pământului, de lungimea posibilă a brațelor de observație; este posibil să lansezi observatorul mai departe de Pământ sau chiar pe orbită în jurul Soarelui. Am putea măsura obiecte nu pentru milisecunde, ci pentru câteva secunde, zile, săptămâni sau mai mult. Am putea detecta undele gravitaționale de la găurile negre supermasive, inclusiv cele mai mari obiecte cunoscute din univers.
În cele din urmă, dacă construim un observator spațial suficient de mare și suficient de sensibil, am putea vedea valurile gravitaționale rămase din Big Bang-ul în sine. Am putea detecta direct perturbațiile gravitaționale ale inflației cosmice și nu numai că ne confirmăm originea cosmică, dar și dovedim că gravitația în sine este o forță cuantică a naturii. La urma urmei, aceste valuri gravitaționale inflaționiste nu ar fi putut apărea dacă gravitația în sine nu ar fi un câmp cuantic.
În prezent există dezbateri în legătură cu care misiunea NASA va fi o prioritate în anii 2030. În timp ce sunt oferite multe misiuni bune, este de remarcat construcția unui observator cu unde gravitaționale bazate pe spațiu pe orbita din jurul soarelui. Avem tehnologia, am dovedit funcționalitatea acesteia, am confirmat existența undelor. Viitorul astronomiei valurilor gravitaționale este limitat doar de ceea ce universul însuși ne poate oferi și cât vom cheltui pentru el. Începutul unei noi ere a început deja. Întrebarea rămâne cât de strălucitor va străluci acest nou domeniu al astronomiei.
ILYA KHEL
