Descoperire istorică: Undele gravitaţionale ale lui Albert Einstein

1805

Cu 100 de ani în urmă, în 1916, Albert Einstein publica teoria generală a relativităţii, cu predicţii semnificativ diferite de cele ale fizicii clasice în ce privește structura mărimilor fizice: timpul, metrica spaţiului fizic real, energia și propagarea luminii. Aceste previziuni au fost confirmate de observaţiile empirice efectuate în toate domeniile știinţelor experimentale. Acum, s-a confirmat, pentru prima dată în istorie, încă o piesă din puzzle, și anume existenţa undelor gravitaţionale.

Din teoria lui Einstein a decurs posibilitatea existenţei găurilor negre, răspunzătoare pentru radiaţiile intense emise de unele tipuri de obiecte astronomice, cum ar fi nucleele galactice active sau microquasarii. Relativitatea generală prezice și existenţa undelor gravitaţionale, perturbaţii ale metricii spaţiu-timpului care se propagă cu viteza luminii. Einstein a scris pe îndelete despre ele în lucrarea Gravitationswellen („Unde gravitaţionale”), publicată în anul 1918, însă existenţa lor nu a fost confirmată decât astăzi, după 10 ani de încercări de depistare cu ajutorul sistemelor LIGO.

Ce sunt undele gravitaţionale?

Conform teoriei lui Einstein, continuul spaţiu-timp poate fi curbat de către mișcarea oricărui masiv prin Univers, similară cu deformarea unei plase sub greutatea unui obiect. Când apar evenimente cataclismice, cum ar fi ciocnirea a două găuri negre sau explozia unei stele, aceste curbe devin unde gravitaţionale care se propagă ca undele formate de o piatră aruncată în apă, explică sciencealert.com. O explicaţie mai știinţifică o dă astrofizicianul NASA Ira Thorpe: „Undele gravitaţionale au o structură asemănătoare cu cea a luminii. Ele sunt un tip de radiaţii electromagnetice, doar că ondulaţiile lor sunt, de fapt, spaţiul şi timpul pe care le cunoaștem cu toţii. Putem face următoarea comparaţie: dacă punem în mişcare particule încărcate electric, obţinem lumină, dar, în momentul în care punem în mişcare mase întregi de materie, obţinem unde gravitaţionale”, citează Hotnews. Până când ajung pe Pământ, sunt extrem de mici (a miliarda parte din dimensiunea unui atom) și, din acest motiv, cercetătorilor le-a luat  mult timp să le depisteze.

Undele au fost detectate folosind în paralel trei instrumente cu laser, amplasate atât în SUA, cât şi în Italia, concepute pentru a evita şocurile produse în mod constant de cutremure, care pot afecta rezultatele experimentului. Undele au fost detectate, de fapt, pe 14 septembrie 2015, însă echipele de cercetători și-au luat timp pentru a studia riguros semnalul, ca nu cumva acesta să fi fost cauzat de altceva. Concluzia, anunţată ieri în cadrul unei conferinţe de presă, are o marjă de eroare de 1 la 6 milioane. Se crede deja că descoperirea va fi câștigătoarea următorului Premiu Nobel.

Fizicienii au anunţat că undele gravitaţionale au fost detectate în timpul ultimei fracţiuni de secundă înainte de fuziunea a două găuri negre, în urmă cu 1,3 miliarde de ani. Cercetătorii cred că găurile negre au fost de 29 și, respectiv, de 36 de ori mai masive decât Soarele.

De ce este importantă descoperirea lor?

Există mai multe motive pentru care descoperirea a surescitat lumea fizicii și a astrofizicii. În primul rând, aceasta a fost ultima mare predicţie a teoriei generale a relativităţii care mai trebuia să fie confirmată. În al doilea rând, descoperirea acestor unde ar trebui să fie mult mai semnificativă în practică decât descoperirea undelor radio sau a razelor-X. De asemenea, undele gravitaţionale ar putea fi și mai revoluţionare decât a fost telescopul, deoarece sunt diferite de sursele luminoase, afirmă astrofizicianul David Shoemaker. Având în vedere că găurile negre nu emit lumină, ele nu ar putea fi depistate fără aceste unde. ceea ce deschide calea spre studierea lor.

În altă ordine de idei, „avansul marchează nașterea unui nou domeniu al astrofizicii, total inedit”, a afirmat France Cordova, directoarea National Science Foundation, care finanţează laboratorul LIGO din SUA. „Omenirea deţine acum un alt instrument pentru explorarea universului”, spune și Tuck Stebbins, șeful laboratorului de Astrofizică gravitaţională de la centrul Goddard al NASA, citat de Hotnews. La ce ne va folosi acest nou instrument? Oamenii de știinţă spun că undele gravitaţionale pot ajuta la explicarea formării galaxiilor, la detectarea altor lucruri despre care nici nu credeam că există și la imaginarea Universului în primele sale faze de dezvoltare.