Generarea undelor gravitaţionale ca urmare a orbitării reciproce a două găuri negre. Reprezentare grafică

Cercetătorii de la LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) au măsurat unde gravitaţionale emise în urma ciocnirii găurilor negre îndepărtate. În urma acestor ciocniri iau naştere găuri negre masive care emit, la rândul lor, unde gravitaţionale în primele momente după ce iau naştere. Studiul acestora ne-ar putea ajuta să înţelegem mai bine găurile negre.

Primele unde gravitaţionale emise în urma ciocnirii şi contopirii a două găuri negre îndepărtate au fost identificate de către LIGO la sfârşitul anului 2015. De atunci au fost măsurate circa 30 de astfel de evenimente, în care două găuri negre se contopesc într-una masivă. Aceste găuri negre se situează la distanţe enorme faţă de noi: mai bine de un miliard de ani-lumină!

Existenţa undelor gravitaţionale este prevăzută de teoria lui Einstein, teoria relativităţii generale, cea care uneşte într-o singură teorie masa, energia şi structura (geometria) spaţiului şi a timpului. Atunci când cantităţi mari de materie – precum o gaură neagră – se mişcă în mod accelerat, acest fenomen induce oscilaţii ale continuumului spaţiu-timp,  undele gravitaţionale, care se propagă în univers, asemănător cu undele care se nasc într-un ocean şi care se propagă în toate direcţiile.

 

 
Simularea coliziunii a două găuri negre

 

Atunci când două găuri negre se rotesc una în jurul celeilalte, parte din energie se pierde tocmai prin emisia de unde gravitaţionale. Acest fenomen, într-un final, face ca găurile negre să se apropie din ce în ce mai mult, până când se unesc într-o singură gaură neagră, parte din masa iniţială transformându-se în unde gravitaţionale.  Sunt tocmai aceste unde gravitaţionale emise în faza imediat anterioară contopirii într-o unică gaura neagră cele care au fost măsurate de LIGO şi au entuziasmat nu doar pe cei care lucrează la LIGO, ci întreaga comunitate ştiinţifică şi publicul interesat de ştiinţă.


Ce se întâmplă însă după contopirea găurilor negre iniţiale?

După contopirea a două găuri negre se formează o gaură neagră cu masă mai mare, care cel puţin la început este deformată. În această fază au loc fenomene extreme, în care sunt emise şi unde gravitaţionale până când gaura neagră finală s-a „liniştit”, adică a ajuns la un echilibru.

Această fază este denumită faza de „ringdown” şi a fost studiată recent de către un grup de cercetători condus de Maximiliano Isi de la Massachussets Institute of Technology, care au publicat un articol în Physical Review Letters, în care sunt date detalii privind.

Undele gravitaţionale emise în faza de ringdown de către găurile negre măsurate în septembrie 2015 au fost studiate în detaliu, tocmai pentru a se verifica dacă acestea corespund cu ceea ce prevede teoria relativităţii generale. Cum în faza finală gaura neagră masivă este caracterizată doar de masă, rotaţie şi eventuala sarcină electrică, undele emise în faza de ringdown ar putea să ne dea informaţii extrem de utile despre gaura negră finală.

Corespund aceste rezultate cu ceea ce prevede teoria lui Einstein? Studiile efectuate dau rezultate care corespund teoriei – însă pe viitor se spera că vor fi efectuate măsurători din ce în ce mai precise care să îi ajute pe cercetători să studieze misterul găurilor negre – obiecte despre care la ora actuală ştim destul de puţin. Ştim însă că teoria lui Einstein nu mai este valabilă în interiorul acestora, întrucât prevede existenţa unei singularităţi, definită de o densitate şi atracţie gravitaţională infinite. Fizicienii cred că în realitate lucrurile nu stau chiar aşa, însă deocamdată nu avem teoria care să explice ce se întâmplă în miezul unei găuri negre.

Poate tocmai studiul fenomenului de ringdown rezultat în urma formării unei găuri negre din contopirea altor două mai mici să ne ajute să descoperim fenomene care să ne ducă spre noi teorii – în care, se crede, mecanica cuantică ar putea juca un rol fundamental. Va fi  oare teoria gravitaţiei cuantice cea care va explica interiorul unei găuri negre sau cu totul altceva, o teorie neaşteptată?


Dacă găsiţi scientia.ro util, sprijiniţi-ne cu o donaţie.


PayPal ()
CoinGate Payment ButtonCriptomonedă
Susţine-ne pe Patreon!