Coliziune stele neutronice (simulare)
Studiul undelor gravitaționale emise pe timpul coliziunilor dintre stele neutronice ar putea ajuta în descifrarea misterului energiei întunecate. Dar este energia întunecată reală sau este un indiciu al unei teorii care modifică teoria relativității generale a lui Einstein?
Energia întunecată
Energia întunecată ar fi o formă de energie de origine încă necunoscută, care are că efect expansiunea accelerată a universului. Știm că universul este în expansiune – însă relativ recent (sfârșitul secolului trecut) s-a ajuns la concluzia cum că această expansiune este accelerată.
Ba mai mult, calculele făcute de cercetători arată că energia întunecată ar fi cea care domină universul – reprezentând circa 70% din totalul de materie și energie din univers. Ce anume ar putea să fie această energie? Fluctuații cuantice? Un nou câmp de energie? Cu totul și cu totul altceva?
La baza înțelegerii universului se află teoria relativității generale – teoria lui Einstein care leagă materia și energia din univers de geometria spațiu-timpului. Tocmai pe baza acestei teorii se deduce indirect că în univers există așa o mare cantitate de energie întunecată. Dacă însă problema este cu teoria? Dacă ar trebui modificată aceasta?
Teorii alternative
Teoria relativității generale a lui Einstein a fost practic confirmată în toată măsurătorile și observațiile astronomice făcute până în prezent. Explică foarte bine universul. Dacă totuși la distanțe enorme sau în câmpuri gravitaționale foarte intense această teorie trebuie modificată? Dacă în loc de o energie întunecată ar exista o teorie nouă, care să explice observațiile astronomice fără să fie necesară introducerea acestei energii? Există mai multe versiuni și teorii propuse, care însă au nevoie să fie verificate experimental. În ce condiții? În condiții extreme – precum cele ale coliziunilor dintre stele neutronice.
Coliziuni între stele de neutroni
Stelele neutronice sunt un tip foarte special de stele, ceea ce rămâne atunci când stele cu masă mai mare ca a Soarelui (dar nu extrem de mare) ajung la finalul vieții, dând naștere unei supernove, care lasă în urmă o stea de neutroni.
Stelele neutronice sunt extrem de dense: au masa de circa 2 ori cea a Soarelui însă o rază de doar circa 10 km. Atunci când se formează sisteme binare de stele de neutroni acestea se rotesc una în jurul celeilalte, pierd energie prin unde gravitaționale (deformări ale geometriei spațiului și a timpului care se propagă prin univers), iar în final se ciocnesc dând naștere cel mai probabil unei găuri negre. Undele gravitaționale emise reflectă condițiile din sistemul binar. Atunci când stelele de neutroni sunt foarte aproape, înainte de ciocnire, se generează câmpuri gravitaționale cu deformări extreme ale spațiului și timpului. O nouă teorie ce ar putea înlocui teoria generală a relativității ar putea fi testată în aceste condiții extreme.
Un nou studiu: stelele de neutroni și energia întunecată
Un nou studiu efectuat de un grup de cercetători de la SISSA (Italia) cu ajutorul unor simulări pe supercomputere, ale căror rezultate au fost publicate recent într-un articol în revista Physical Review Letters, arată că datele privind undele gravitaționale măsurate în urma coliziunilor dintre stele neutronice (puține la număr) cu antenele gravitaționale LIGO și VIRGO sunt compatibile atât cu teoria relativității generale, cât și cu o teorie modificată a gravitației, „gravitația întunecată”.
Supercomputerele au fost necesare din cauza faptului că ecuațiile de rezolvat sunt neliniare – în regimul de gravitație intensă ce rezultă în contextul coliziunii dintre stele neutronice.
Totuși, în viitor vor fi construite noi observatoare de unde gravitaționale mult mai sensibile, precum Telescopul Einstein în Europa și Cosmic Explorer în SUA. Acestea ar putea descoperi semnale ale unei noi teorii care explică ceea ce măsurăm, fără a fi necesară introducerea unei energii întunecate, înlocuind teoria lui Einstein. Vom vedea în anii care urmează dacă energia întunecată dispare sau, dimpotrivă, vom observa semnale care ne întăresc încrederea în validitatea acesteia.
Credit imagine: Miguel Bezares - GRAMS group SISSA
