Τα βαρυτικά κύματα περνούν συνεχώς από τη Γη, αλλά ένας αστροφυσικός επιχειρεί να τα καταγράψει με έναν εντελώς νέο τρόπο – παρακολουθώντας μακρινά κβάζαρ που φαίνονται να ταλαντεύονται λόγω των παραμορφώσεων του χωροχρόνου.
Κβάζαρ και βαρυτικά κύματα
Ο αστροφυσικός Jeremy Darling από το Πανεπιστήμιο του Κολοράντο Boulder διερευνά μια τολμηρή νέα μέθοδο μέτρησης μιας από τις πιο μυστηριώδεις δυνάμεις στο σύμπαν: το υπόβαθρο των βαρυτικών κυμάτων. Αυτά τα αόρατα κύματα διαπερνούν συνεχώς το διάστημα, παραμορφώνοντας διακριτικά τον ίδιο τον ιστό του σύμπαντος.
Η έρευνα του Darling, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό The Astrophysical Journal Letters, θα μπορούσε να βοηθήσει στην αποκάλυψη βαθιών κοσμικών μυστικών, συμπεριλαμβανομένου του τρόπου με τον οποίο συμπεριφέρεται η βαρύτητα στο πιο βασικό της επίπεδο.
Με την καταγραφή πιο ακριβών μετρήσεων των βαρυτικών κυμάτων, οι επιστήμονες ελπίζουν να αποκαλύψουν τις διάφορες «εκδοχές» της βαρύτητας που ενδέχεται να υπάρχουν στο σύμπαν.
«Υπάρχουν πολλά που μπορούμε να μάθουμε από αυτές τις ακριβείς μετρήσεις των βαρυτικών κυμάτων», δήλωσε ο Darling, καθηγητής στο Τμήμα Αστροφυσικών και Πλανητικών Επιστημών.
«Διαφορετικές εκδοχές της βαρύτητας θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε πολλούς διαφορετικούς τύπους βαρυτικών κυμάτων».
Συγκρούσεις μαύρων τρυπών και κοσμικοί κυματισμοί
Για να κατανοήσουμε αυτά τα κύματα, φανταστείτε τη Γη ως μια μικρή σημαδούρα που επιπλέει σε έναν τεράστιο, ταραχώδη ωκεανό. Αυτός ο ωκεανός είναι ο ίδιος ο χώρος και τα βαρυτικά κύματα είναι τα κύματα που περνούν από κάτω.
Σύμφωνα με τον Darling, τα κύματα προέρχονται από μερικά από τα πιο δραματικά γεγονότα στο σύμπαν. Κατά τη διάρκεια της κοσμικής ιστορίας, γιγαντιαίες μαύρες τρύπες στροβιλίστηκαν η μία προς την άλλη, τελικά συγκρούστηκαν σε κολοσσιαίες συγκρούσεις. Αυτές οι επικές συγχωνεύσεις πιστεύεται ότι απελευθερώνουν ισχυρά βαρυτικά κύματα που διαχέονται στο σύμπαν.
Τα κύματα αυτά περνούν συνεχώς από τη Γη, αλλά είναι εξαιρετικά ανεπαίσθητα. Αυτά που ο Darling στοχεύει να μετρήσει κινούνται αργά, χρειάζονται χρόνια ή και δεκαετίες για να περάσουν. Αν και δεν τα νιώθουμε, αυτές οι απαλές ταλαντώσεις ενδέχεται να αποτελούν το κλειδί για την κατανόηση του σύμπαντος με έναν εντελώς νέο τρόπο.
Πάλσαρ: Τα ρολόγια του σύμπαντος
Το 2023, μια ομάδα επιστημόνων από τη συνεργασία NANOGrav πέτυχε να μετρήσει αυτή τη κοσμική κυματική πισίνα. Η ομάδα κατέγραψε πώς το υπόβαθρο των βαρυτικών κυμάτων του σύμπαντος παραμόρφωσε τον χωροχρόνο, επηρεάζοντας το φως που φτάνει στη Γη από ουράνια αντικείμενα γνωστά ως πάλσαρ, τα οποία λειτουργούν σαν κοσμικά ρολόγια.
Ωστόσο, αυτές οι λεπτομερείς μετρήσεις κατέγραψαν μόνο την κίνηση των βαρυτικών κυμάτων προς μία κατεύθυνση – όπως κύματα που κινούνται ευθεία προς και από την ακτή. Ο Darling, αντίθετα, θέλει να δει πώς κινούνται τα βαρυτικά κύματα και πλευρικά και πάνω-κάτω σε σχέση με τη Γη.
Κβάζαρ και μια νέα τεχνική
Στη νέα του μελέτη, ο αστροφυσικός χρησιμοποίησε μια άλλη κατηγορία ουράνιων αντικειμένων: τα κβάζαρ, δηλαδή υπερβολικά φωτεινές, υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στο κέντρο των γαλαξιών. Ο Darling αναζητά σήματα βαρυτικών κυμάτων μετρώντας με ακρίβεια πώς τα κβάζαρ κινούνται σε σχέση μεταξύ τους στον ουρανό.
«Τα βαρυτικά κύματα λειτουργούν σε τρεις διαστάσεις», δήλωσε ο Darling. «Τεντώνουν και συμπιέζουν τον χωροχρόνο κατά μήκος της οπτικής μας γραμμής, αλλά επίσης κάνουν τα αντικείμενα να φαίνονται να κινούνται μπρος-πίσω στον ουρανό».
Φώτα που ταλαντεύονται και τεράστιες προκλήσεις
Στην πράξη, οι επιστήμονες αγωνίζονται να παρατηρήσουν αυτές τις ταλαντώσεις, καθώς οι κινήσεις είναι εξαιρετικά μικρές και δύσκολα ανιχνεύσιμες. Ο Darling χρησιμοποίησε δεδομένα από τον δορυφόρο Gaia της ESA, ο οποίος από το 2013 έχει παρατηρήσει πάνω από ένα εκατομμύριο κβάζαρ.
Αναμένοντας μελλοντικές αποκαλύψεις
Τα ευρήματα δεν είναι ακόμα αρκετά λεπτομερή για να αποδείξουν ότι τα βαρυτικά κύματα κάνουν τα κβάζαρ να ταλαντεύονται. Ωστόσο, η έρευνα είναι σημαντική, καθώς η κατανόηση των βαρυτικών κυμάτων μπορεί να βοηθήσει στη μελέτη της εξέλιξης των γαλαξιών και στη δοκιμή θεμελιωδών θεωριών της βαρύτητας.
Το 2026, η ομάδα του Gaia σκοπεύει να δημοσιεύσει επιπλέον δεδομένα από τις παρατηρήσεις των κβάζαρ, παρέχοντας μια νέα πηγή πληροφοριών που μπορεί να αποκαλύψει τα μυστικά του βαρυτικού υποβάθρου του σύμπαντος.
