Gaură neagră devorând o stea-partener

Universul este un loc misterios. Planetele, stelele, galaxiile – toate au misterele lor, încă neexplicate de ştiinţă. Dar nimic nu este mai straniu şi mai uimitor decât găurile negre. Au fost „formulate” întâi pe spatele unui plic, dar însuşi cel care le-a sugerat prin ecuaţiile sale, Albert Einstein, nu le-a crezut ca fiind posibile. Mulţi dintre fizicieni şi-au exprimat scepticismul privind realitatea găurilor negre. Iată povestea incredibilă a descoperirii găurilor negre, a modului în care a avansat cunoaşterea acestora şi a modului în care găurile negre afectează structura fundamentală a Universul.

Astăzi cei mai mulţi dintre noi au auzit de găurile negre. Vorbim despre obiecte cosmice care au uneori masa a miliarde de sori. Reprezintă obiecte fizice de o densitate infinită. Acestea atrag materia din jurul lor şi au puterea de a curba lumina. În apropierea unei găuri negre timpul însuşi se schimbă, gravitaţia extrem de puternică încetinind trecerea timpului.

Astăzi ştim mai mult decât oricând despre găurile negre, deşi mai sunt multe de aflat. Sunt cele mai exotice obiecte din Univers, dar nu dispunem încă de aparatul teoretic pentru a le descrie. Deşi numim găurile negre „obiecte cosmice”, este sunt în fapt adevărate găuri în ţesătura spaţiu-timpului, un loc în Univers unde tot ce avem este o gravitaţie formidabilă.

1. Gravitaţia

Cel mai important lucru pe care trebuie să-l ştim atunci când vorbim despre găuri negre este acela că acestea au de-a face cu gravitaţia. Dar ce e gravitaţia?

Newton a fost fascinat de gravitaţie. Acesta a inventat legile mişcării, pe care le folosim şi astăzi, explicând cu un grad de precizie bun mişcarea corpurilor cereşti şi explicând mişcarea planetelor din sistemul solar. Dar deşi legile lui Newton descriu efectele forţei gravitaţionale, ele nu explică ce este gravitaţia. Aici intervine Einstein.

Einstein, de asemenea, a fost fascinat de ideea gravitaţiei. Imaginaţi-vă următorul scenariu. Luaţi un măr şi daţi-i drumul. Niciun mister, dacă sunteţi pe Pământ acesta va cădea pe sol.

Dar dacă am putea, în momentul în care dăm drumul mărului, să depărtăm Pământul cu totul în direcţia de cădere a mărului, în aşa fel ca mărul să nu atingă solul? Einstein a realizat că gravitaţia are de-a face cu căderea.

 

Dar dacă în loc să dăm drumul mărului să cadă îl aruncăm către orizont, cu 27358 km/h? Mărul se va deplasa în orbita Pământului, aşa cum face Staţia Spaţială Internaţională, de pildă.

În acord cu teoria generală a relativităţii a lui Einstein, mărul şi Staţia Spaţială Internaţională sunt în cădere liberă de-a lungul unei traiectorii curbe în spaţiu. Ce creează această traiectorie curbă? Masa Pământului.

Einstein, aşadar, a venit cu această idee simplă: spaţiul şi timpul sunt curbate de masele din Univers, de Pământ, de Soare, de toate corpurile cosmice cu masă. Gravitaţia nu mai este o forţă, ca în concepţia lui Newton, ci este întruparea modului în care masele din Univers curbează spaţiu-timpul. Obiectele cosmice care se deplasează prin Univers urmează cea mai scurtă cale în acest spaţiu-timp distorsionat de mase.

 

Reprezentare grafică a spațiului curbat de gravitaţie
Pixabay user JohnsonMartin

2. Găurile negre pe hârtie. Ideea lui Karl Schwarzschild

Ideea că obiectele curbează spaţiu-timpul duce direct la găuri negre. Nu Einstein, ci un astronom german este cel care face primul legătura dintre gravitaţie şi găuri negre. Este vorba despre Karl Schwarzschild, şeful Observatorului din Potsdam, Germania.

 


Karl Schwarzschild

Aceasta a fost preocupat de orbitele planetare. Când Einstein a făcut publică teoria gravitaţiei în 1915, Schwarzschild era în armata germană, calculând traiectorii de artilerie în Primul Război Mondial. La câteva săptămâni după publicarea teoriei, astronomul german primeşte şi el lucrarea, undeva pe frontul rusesc. Se apucă să deseneze harta câmpului gravitaţional din jurul unei stele.

Schwarzschild identifică soluţiile la ecuaţiile teoriei lui Einstein, pe care le trimite părintelui teoriei relativităţii. Einstein este uluit, pentru că nu-şi imaginase că se pot rezolva atât de precis ecuaţii sale (el avansase doar unele aproximări).

 

În calculele sale Schwarzschild descoperă ceva ce Einstein nu anticipase. Acesta a concentrat toată masa unei stele într-un singur punct (fireşte, matematic). Apoi a calculat cum masa va curba spaţiul-timpul şi cum va curba razele de lumină din apropiere. Schwarzschild a identificat o zonă de graniţă (pe care o numim azi orizontul evenimentelor) în jurul punctului în care particulele de lumină vor dispărea. Timpul se opreşte.

Schwarzschild a descoperit că o masă astfel concentrată într-un punct va curba atât de dramatic spaţiu-timpul, că se va crea în jurul acestuia o zonă din care revenirea în afara acesteia este imposibilă. Nimic intrat în această zonă nu va mai scăpa vreodată… Einstein, deşi propria-i teorie a prezis acest fenomen, nu a crezut că în Natură au loc astfel de manifestări stranii. Nu i-a plăcut ideea.

În 1916 Schwarzschild se îmbolnăveşte şi moare. Ideile lui privind efectele unei gravitaţii enorme par destinate uitării.

3. De la naşterea unei stele la apariţia unei găuri negre

În deceniile următoare de la moartea lui Schwarzschild fizicienii îşi îmbunătăţesc înţelegerea atomului şi înţeleg cum fuziunea acestora reprezintă combustibilul energetic ale unei stele (fuziunea nucleară).

Stelele, de diferite mărimi, se nasc din gaz cosmic. Acestea au ciclu de viaţă, dar care este diferit în funcţie de masa stelei. Toate stelele încep prin a fuziona atomi de hidrogen (cel mai uşor atom), obţinând astfel heliu. Procesul continuă în stelele masive, obţinându-se în continuare atomi mai grei.

Gravitaţia din interiorul stelei tinde spre a colapsa steaua în sine, dar energia generată de procesele de fuziune contrabalansează această tendinţă.

Stelele mici nu pot fuziona elemente mai grele decât heliul, dar în stelele masive crearea de atomi mai grei merge până la producerea fierului. Fierul un element atât de masiv, cu atât de mulţi protoni, încât după producerea fierului nu mai este generată acea energie pentru contrabalansarea gravitaţiei. Aşadar, fierul este starea finală dintr-o anumită perspectivă pentru stele.

Ce se întâmplă acum? Gravitaţia învinge. Steaua colapsează. Triliarde de tone de materie se prăbușesc spre nucleul stelei, apoi ricoşează din nucleu către straturile superioare ale stelei, generând o explozie formidabilă, numită „supernovă„.

 


Reprezentare grafică a supernovei 1993J
Imagine: wikipedia.org

Cu cât mai multă masă, cu atât mai puternică gravitaţia. Nu există nicio forţă care să prevină colapsul stelei până acolo încât ajunge un punct – o gaură neagră.

Scepticismul fizicienilor a durat până prin anii ’70 ai secolului trecut. Ideea găurilor negre era prea excentrică pentru a fi luată în serios.

În 1967 Jocelyn Bell descoperă o stea ciudată care emite foarte puţină lumină – o stea neutronică. Rămăşiţele răcite ale unei stele colapsate dă speranţe astronomilor că poate ideea de gaură negră nu este atât de extravagantă. Poate că ele chiar există ca urmare a colapsului unor stele mari.

Aşadar, la jumătate de secol după ideea lui Schwarzschild, care a arătat matematic că găurile negre sunt posibile, fizicienii au identificat un proces natural care generează găuri negre: moartea unor stele masive. Aceste spectaculoase supernove creează găuri negre.

John Wheeler, un fizician englez, sceptic la început în ce priveşte realitatea acestor fenomene cosmice extreme, inventează pentru istorie conceptul degaură neagră”.

4. Ce efect are o gaură neagră asupra zonei de vecinătatea sa?

Nu putea vedea o gaură neagră în mod direct, de vreme ce nici lumina nu scapă gravitaţiei extraordinare.

Două descoperiri de înainte de cel De-al Doilea Război mondial schimbă astronomia. Prima: descoperirea de către inginerul Karl Jansky a unor misterioase unde radio care vin din adâncul spaţiului. A doua: descoperirea faptului că Universul este plin de raze X prin intermediul unei rachete germane pe care s-au montat contoare Geiger.

Spectrul electromagnetic este mult mai larg decât zona vizibilă, pe care o recepţionează ochiul uman.

Folosind undele radio ori razele X, astronomii au descoperit o nouă modalitate de a privi Universul. Razele X vin din partea cea mai energetică a spectrului electromagnetic, iar Universul pare să abunde în surse de raze X. Razele X sunt generate de obiecte cosmice care au temperaturi de milioane ori chiar zeci de milioane de grade.

5. Cygnus X-1 – prima gaură neagră

Una dintre primele surse de raze X care au atras atenţia astronomilor a fost cea denumită Cygnus X-1. Cygnus, pentru că venea din galaxia cu acest nume, X, pentru că emitea raze X, 1, pentru că era prima sursă identificată.

În 1970, Paul Murdin, lucrând la Observatorul Roial din Marea Britanie, decide să vâneze perechi de stele ori stele binare (stele care sunt cuplate gravitaţional, care se rotesc una în jurul celeilalte).

Murdin se întreabă dacă este posibil să descopere stele binare în care doar una să fie vizibilă; o stea care să emită lumină, una care să emită raze X. Reuşeşte să descopere aşa ceva, identificând o stea a cărei orbită în jurul unui obiect neidentificat durează 6,5 zile. Ar putea fi acest obiect neidentificat care emite raze X o gaură neagră? Depinde de masă.

Pentru a fi catalogată drept gaură neagră, acest corp trebuie să aibă cel puţin de 3 ori masa Soarelui. Murdin a estimat că masa lui Cygnus X-1 este de 6 ori masa Soarelui, deci este o gaură neagră!

Murdin publică împreună cu colegul său Louise Webster în septembrie 1971 rezultatele descoperirii. Nu îndrăznesc să spună ceea ce gândesc, că au descoperit o gaură neagră, decât în ultima propoziţie a articolului „Noi credem că acest obiect ar putea fi o gaură neagră”.

Fizicianul Kip Thorne face un pariu cu celebrul Stephen Hawking dacă Cygnus X-1 este ori nu o gaură neagră (primul zice că da, ultimul că nu). În iunie 1990 Hawking admite că a pierdut pariul…

A fost nevoie de alţi 20 de ani ca estimarea lui Murdin privind masa Cygnus X-1 să fie confirmată de un alt astronom. Noi măsurători, mult mai precise, realizate de Mark Reid, au arătat că Cygnus X-1 se află la 6 mii de ani-lumină distanţă de noi, iar de fapt masa reală este de 15 ori masa Soarelui. Cygnus X-1 devine oficial o gaură neagră…

Cygnus X-1 este înconjurat de un disc de acreţie, un nor de gaz şi praf cosmic în afara orizontului evenimentelor găurii negre (graniţa care odată trecută, nimic nu mai poate reveni).

Pe măsură de gravitaţia atrage materia către gaura neagră, norul din gaz şi praf se roteşte. În interiorul discului de acreţie particulele ajung la viteze de până la jumătate din viteza luminii. Aceste particule intră în coliziune unele cu altele, se supraîncălzesc, ajungând la temperaturi de milioane de grade. Încălzite, aceste emit raze X. Aceste raze X au fost descoperite de Paul Murdin pe când investiga stelele binare din galaxia Cygnus.

 


Cygnus X-1 (dreapa) şi steua partener (stânga). Reprezentare artist

Cygnus X-1 îşi devorează steaua partener. Steaua din jurul Cygnus X-1 este atât de aproape de Cygnus X-1, că este devorată încet de gaura neagră. O parte din materia stelară ajunge în gaura neagră, dar o parte scapă atracţiei acesteia, pierzându-se în spaţiu.

Jeturile Cygnus X-1. Una dintre caracteristicile cele mai interesante ale Cygnus X-1 este reprezentată de jeturile sale (vezi prima imagine a articolului), aflate la cele două poluri. Sunt încă multe pe care nu le ştim despre aceste jeturi. Sunt extrem de focalizate şi puternice, rejectând materie mult dincolo de limitele galaxiei Cygnus. Atunci când gazul cosmic ajunge la temperaturi foarte ridicate, se formează un câmp magnetic. Deşi nu înţelegem exact cum, acest câmp magnetic este cel care, se pare, generează aceste jeturi extrem de puternice.

6. Descoperirea quasarilor – găuri negre deghizate

Prin anii ’50 astronomii au început să descopere surse de unde radio din Univers, dar nu era clar dacă sursa aceste energii era o stea ori nu. Au fost numite „quasi-stellar radio sources” în 1964.

Astronomii au încercat să analizeze spectrul electromagnetic al surselor de unde radio, dat fiind că orice element chimic are o „amprentă” unică. Dar analiza s-a dovedit imposibilă.

În 1963 astronomul Maarten Schmidt descoperă că în spectrul unui quasar există amprenta „hidrogenului”. Dar mai rezultat ceva: quasarul se depărta de noi cu o viteza fantastică. Motivul? Este urmarea Big Bangului, momentului iniţial al Universului.

Dar misterul rămâne: cum e posibil ca un obiect aflat la 2 miliarde de ani-lumină să elibereze energie echivalentă cu cea a unui trilion de sori într-o secundă? Nu poate fi energie chimică. Nu poate fi energie nucleară. Un quasar nu poate fi o stea. Nicio stea nu poate genera o asemenea cantitate de energie.

Singura sursă ce poate genera această energie este gravitaţia. Deşi noi putem uşor „învinge” gravitaţia pe Terra, gravitaţia este o forţă incredibilă atunci când este concentrată într-o gaură neagră.

Aşadar, astronomii şi-au pus următoarea întrebare: nu cumva energia enormă a quasarilor vine din discurile de acreţie din jurul găurilor negre? Dar nu orice fel de găuri negre. Găuri negre supermasive, nu ca Cygnus X-1.

7. Sagittarius A*, gaura neagră cu o masă de 4 milioane de ori mai mare decât a Soarelui din centru Căii Lactee

Centrul galaxiei noastre se află în direcţia galaxiei Sagittarius (săgetător). Calea Lactee are circa 100.000 ani-lumină în diametru, dar este subţire, „doar” aproximativ 100 de ani-lumină în grosime. Sistemul nostru solar se află la circa 26.000 de ani-lumină de centrul galaxiei.

În anii ’90 astronomii au început să caute o posibilă gaură neagră în centrul Căii Lactee. Adrea Ghez a fost unul dintre primii astronomi implicaţi în această căutare. Aceasta a încercat să monitorizeze mişcarea unor stele care orbitează centrul galaxiei.

Folosind noi tehnologii declasificate de către armata americană, Adrea începe să înregistreze poziţiile unor stele din zona centrală a galaxiei începând cu 1995. Imagini periodice ale hărţii centrului galaxiei. După ce a pus aceste imagini împreună, creând un film, rezultatul a fost uimitor: stelele orbitează centrul galaxiei la viteze uluitor de mari, de până la 10 mii km/s.

 

 

Pentru a se deplasa atât de rapid, aceste stele trebuie să orbiteze ceva extrem de masiv, probabil un obiect care are o masă de 4 milioane de ori mai mare decât cea a Soarelui. Ce poate fi atât de masiv, şi cu toate acestea invizibil? Nimic altceva decât o gaură neagră!

 

Prima imagine focalizată a Sagittarius A*, gaura neagră din centrul galaxiei noastre, Calea Lactee, realizată de către telescopul spaţial în raze X NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array)
Imagine: wikipedia.org

 

8. O gaură neagră supermasivă în centrul oricărei galaxii

În centrul galaxiei noastre există o gaură neagră masivă. În Calea Lactee au fost identificate cel puţin 20 de găuri negre ca Cygnus X-1. Probabil că sunt milioane de găuri negre în galaxia noastră. Dar ce putem spune despre alte galaxii? Sunt găurile negre prezente în toate galaxiile?

Un progres extraordinar pentru astronomie l-a reprezentat lansarea în orbită a Telescopului Spaţial Hubble în 1990. Acesta a început să livreze astronomilor imagini ale galaxiilor îndepărtate de o excelentă rezoluţie.

Un grup de astronomi a început să studieze centrul galaxiilor. Imaginile produse de Hubble arată unde sunt stelele distribuite în galaxie şi structura galaxiei. Dar celelalte galaxii sunt prea departe pentru a permite utilizarea aceleaşi metode ca cea folosită pentru propria galaxie: măsurarea directă a deplasării stelelor în jurul centrului galactic. Dar analizând deplasarea spre roşu a luminii emise de diferite puncte din galaxii se poate estima viteza de deplasare a stelelor. Estimarea este suficient de bună pentru a crea o simulare pe calculator a galaxiei.

Al doilea pas constă în simularea computerizată plecând de la observaţiile asupra unei galaxii, folosind „metoda Schwarzschild” (creată de Martin Schwarzschild, fiul lui Karl Schwarzschild). Simularea pe calculator este considerată un succes atunci când produce rezultate care corespund observaţiilor realizate cu Telescopul Hubble.

Dar s-a observat că în toate cazurile simularea nu ajunge la rezulte bune până când nu se adaugă o gaură neagră supermasivă în centrul galaxiei. Din cele peste 35 de galaxii studiate de grupul de astronomi menţionat, toate par să aibă o gaură neagră supermasivă în centru.

9. Cum sunt posibile găuri negre supermasive? Cum sunt posibili quasarii?

Cygnus X-1 are o masă de 15 ori mai mare decât cea a Soarelui. Sagittarius A*, gaura neagră situată în centrul Căii Lactee, de 4 milioane de ori. Gaura neagră din centrul Galaxiei Andromeda are o masă de 100 de milioane de ori mai mare decât cea a Soarelui. Dar există găuri negre de 20 de miliarde de ori mai masive! Cum e posibil ca astfel de monştri să se formeze?

Este posibil să se formeze prin colapsarea unor stele? Puţin probabil, pentru că  nu ştim de existenţa unor stele de miliarde de ori mai masive decât Soarelui.

Probabil că lucrurile stau în felul următor. Găurile negre se „hrănesc” cu materia din jur. Acestea formează acel disc de acreţie din jurul orizontului evenimentelor. Gazul cosmic din centrul galaxiei se coagulează, sub presiunea gravitației, pentru a forma discul de acreţie.  

Acest disc este format din hidrogen, heliu şi alte elemente în formă gazoasă. Gaura neagră atrage gazul către ea, care începe să se rotească spre centrul găurii negre. Odată trecut orizontul evenimentelor, începe „festinul”. Absorbind continuu gaz cosmic, gaura neagră adaugă la masa sa, devenind din ce în ce mai masivă. Iar o gaură neagră care se „hrăneşte” eliberează raze X, proces care poate fi şi este captat de către astronomi. O altă cale prin care găurile negre acumulează masă este „devorarea” unor stele din apropiere.

Dar cum e posibil să avem quasari, pentru că aceste obiecte cosmice sunt foarte depărtate, ceea ce înseamnă că sunt parte din Universul timpuriu. Quasarii foarte luminoşi s-au format la doar 6 sute de milioane de ani după Big Bang. Cum e posibil să apară găuri negre supermasive atât de repede? Răspunsul, cred astronomii, este următorul: în anumite condiţii astronomice nori enormi de gaz cosmic pot să colapsese direct într-o gaură neagră supermasivă.

Pe de altă parte, găurile negre supermasive par să nu existe în izolare. Ele sunt integrate în galaxii: cu cât mai mare galaxia, cu atât mai masivă gaura neagră din centrul galaxiei.

Galaxiile se dezvoltă prin crearea de noi stele din nori de hidrogen. Gazul este esenţial în formarea stelelor. Atunci când o galaxie nu mai dispune de resurse de gaz, stagnează, nu mai poate crea noi stele.

Găurile negre supermasive interferează cu procesul de formare a stelelor. Atunci o gaură neagră creşte, o cantitate uriaşă de energie este eliberată în spaţiu. O parte din această energie încălzeşte gazul cosmic, iar una din consecinţe este că acest caz încălzit nu mai poate forma stele. Aşadar această radiaţie generată de găurile negre supermasive blochează procesul de formare de noi stele în proximitatea acestora. Dar găurile negre au perioade creştere şi perioade „linişte”. Pare, aşadar, că găurile negre exercită un control asupra procesului de dezvoltare a galaxiilor.

Telescopul Spaţial James Webb. În circa 2 ani NASA va lansa cel mai puternic telescop, James Webb. Acesta va lucra în gama undelor infraroşii şi se speră că va facilita progrese importante în înţelegerea Universului timpuriu şi în rezolvarea misterelor ce încă învăluie găurile negre supermasive.

Un proiect ştiinţific îndrăzneţ aflat în derulare, cu rezultate posibile chiar în acest an, denumit „Event Horizon Telescope„, încearcă să realizeze imposibilul: să fotografieze o gaură neagră. Grupul de cercetători are ca ţintă Sagittarius A*, gaura neagră din centrul Căii Lactee. Desigur, ce urmăresc astronomii este să fotografieze ceea ce este vizibil dintr-o gaură neagră. În cazul nostru este vorba despre „umbra” pe care norii de gaz care lovesc orizontul evenimentelor o lasă asupra luminii.

 


A vizualizare grafică, folosind Calea Lactee ca fundal, a ceea ce ar putea fi prima imagine a unei găuri negre
SXS team; Bohn et al. 2015

10. Detectarea undelor gravitaţionale generate de unirea a două găuri negre de către proiectul LIGO

Teoria gravitaţiei a lui Einstein prezice că atunci când un obiect se află în mişcare, el creează deformări ale spaţiu-timpului. Unul dintre obiectivele cele mai importante pentru fizicieni din secolul al XX-lea a fost descoperirea undelor gravitaţionale.

Descoperirea undelor gravitaţionale vine cu mai multe beneficii posibile: confirmă teoria lui Einstein, dovedeşte existenţa găurilor negre şi rezolva problema găurilor negre supermasive.

Dar cum să descoperi undele gravitaţionale? Provocarea tehnologică a fost imensă, dat fiind că era necesar un instrument extraordinar de sensibil. Aici intră în scenă fizicianul Rai Weiss, care a fost implicat pentru mult timp în studiul undelor sonore. Rai este cel care a venit cu ideea de a folosi lumina pentru a detecta unde gravitaţionale: „trimite un fascicul de lumină dintr-un loc în altul şi măsoară timpul necesar pentru deplasare”.

Aşa a fost măsurată cum mare precizie şi distanţa până la Lună: a fost trimis o rază laser care s-a reflectat dintr-o oglindă plasată pe lună de astronauţii misiunii Apollo 11.

Aşadar Rai Weiss a propus detectarea undelor gravitaționale cu ajutorul unui instrument numit interferometru cu laser. Funcţionarea acestuia este relativ simplă. Se trimite o rază de lumină către un splitter. Jumătate din lumina emisă continuă deplasarea către o oglindă, iar jumătate este reflectată către o a doua oglindă. Cum distanţele sunt egale, sistemul este astfel setat, încât cele două fascicule de lumină se anulează reciproc, deci detectorul foto nu vede nimic. Ce se întâmplă dacă spaţiul este modificat de către unde gravitaţionale? Razele de lumină nu se mai anulează, iar detectorul (în dreapta, în imaginea de mai jos) recepţionează lumină.

 

Dar cât de mult distorsionează spaţiul undele electromagnetice? Desigur, pentru a le detecta avem nevoie de instrumente incredibil de sensibile. Cât de mare este diferenţa dintre cele două braţe ale interferometrului la trecerea undelor gravitaţionale? A suta parte din dimensiunea nucleului atomic! Deci nu prea poate fi măsurat cu rigla…

Aşadar provocarea tehnologică a fost enormă. Mulţi au gândit că este imposibil de realizat un instrument atât de sensibil. Au fost nevoie de 40 de ani şi de sute de milioane de dolari, dar LIGO (Observatorul cu Interferometre Laser pentru Unde Gravitaţionale) a devenit realitate şi realizarea lui a schimbat fundamental fizica!

 

LIGO

14 septembrie 2015

La 4 am pe 14 septembrie 2015 cercetătorul Robert Schofield de la interferometrul din Lousiana (au fost construite două interferometre, pentru a putea confirma orice detectare a undelor gravitaţionale, fără a mai exista bănuiala unor interferenţe ori erori tehnice) a decis să înceteze cu calibrarea echipamentului, dat fiind că era obosit, deşi mai era o oră din schimbul său, deci ar mai fi putut lucra şi ţine interferometrul nefuncţional.

40 de minute mai târziu, cu instrumentele încă în modul de testare, un semnal care a călătorit 1,3 miliarde ani ajunge la cele două detectoare de unde gravitaţionale din Louisiana şi Washington, schimbând modul în care înţelegem Universul…

Ce au detectat interferometrele? Oscilaţii ale oglinzilor care la început au fost mai rare, apoi din ce în ce mai rapide. Exact ceea ce e de aşteptat dacă are loc unirea a două găuri negre masive, una cu masa de 29 de ori mai mare decât a Soarelui, iar cealaltă de 36 de ori mai masivă.

 


Generarea undelor gravitaţionale de către orbitarea reciprocă a două găuri negre.
Reprezentare grafică

Violentul proces de unire a găurilor negre a eliberat o cantitate enormă de energie, care şi-a lăsat amprenta asupra spaţiu-timpului şi care a călătorit, sub forma undelor gravitaționale, de-a lungul şi de-a latul Universului peste 1 miliard de ani.

 

Semnalul recepţionat de cele două interferometre

După detectarea acestei coliziuni, LIGO a detectat alte coliziuni ale altor găuri negre. În august 2017 LIGO a surprins efectele coliziunii a două stele neutronice. În octombrie 2017 Rai Weiss, Kip Thorne (care a lucrat împreună cu primul) şi fostul director al LIGO, Barry Barish, au primit Premiul Nobel pentru Fizică.

Descoperirea efectuată de LIGO demonstrează că găurile negre pot creşte prin unirea a două găuri negre.

Pe de altă parte, LIGO deschide un nou capitol în astronomie: astronomia gravitaţională.

Sursa text şi imagini: documentarul Black Hole Apocalypse, PBS, 2018

Sursa articolului