Zgomotul de fond al Universului, auzit pentru prima dată cu ajutorul unei tehnici de detectare a undelor gravitaționale

Astronomii îl urmăresc de un sfert de secol: zgomotul de fond emis de vortexul găurilor negre gigantice a fost identificat în premieră graţie unei tehnici inedite de detectare a undelor gravitaţionale, despre care autorii unui nou studiu afirmă că a deschis „o nouă fereastră către Univers”, informează AFP, potrivit Agerpres.

Aceste concluzii, dezvăluite joi, reprezintă rezultatul unei vaste colaborări între cele mai mari radiotelescoape din lume. Ele au reuşit să capteze această vibraţie din Univers cu „precizia unui orologiu”, au declarat autorii cercetării, publicată simultan în mai multe reviste ştiinţifice.

Prezise de Einstein în 1916 şi detectate o sută de ani mai târziu, undele gravitaţionale sunt distorsiuni infime ale continuumului spaţiu-timp, asemănătoare cu ondulaţiile apei produse pe suprafaţa unui lac. Aceste oscilaţii, care se propagă cu viteza luminii, se nasc sub efectul unor evenimente cosmice violente, precum coliziunea dintre două găuri negre.

Ele pot fi legate de fenomene masive, dar semnalul lor este extrem de slab. În 2015, detectoarele de unde gravitaţionale LIGO (Statele Unite) şi Virgo (Europa) au revoluţionat astrofizica detectând un tremur foarte scurt – mai puţin de o secundă – generat de coliziunea dintre găuri negre stelare, ce aveau o masă de zece ori mai mare decât cea a Soarelui, conform sursei citate.

De această dată, un semnal mult mai lung în timp trădează un fenomen produs la o scară mai mare, captat de o reţea de radiotelescoape (din Europa, America de Nord, India, Australia şi China) administrate de consorţiul International Pulsar Timing Array (IPTA).

Este vorba despre unde gravitaţionale generate de găuri negre ce au „o masă de mai multe milioane sau miliarde de ori mai mare decât Soarele”, a declarat Gilles Thereau, astronom la Observatorul Paris-PSL, care a coordonat activitatea părţii franceze din acest proiect.

„Tic-tacul” pulsarilor

Pentru detectarea acestor unde, oamenii de ştiinţă au utilizat un instrument inedit: pulsarii din Calea Lactee. Aceste stele prezintă particularitatea de a avea o masă egală sau de două ori mai mare decât cea a Soarelui, comprimată într-o sferă cu diametrul de aproximativ 10 kilometri.

Ultra-compacte, aceste astre se învârt în jurul propriei axe cu mare viteză – până la 700 de rotaţii pe secundă -, a precizat Gilles Thereau, cercetător la CNRS. Este vorba despre o rotire extrem de rapidă, care produce o strălucire magnetică la poli, precum un fascicul al unui far, detectabil graţie undelor radio emise cu frecvenţe joase, mai notează Agerpres.

La fiecare rotaţie, pulsarii trimit „bipuri” ultra-regulate, care fac din ele „nişte remarcabile orologii naturale”, a explicat Lucas Guillemot, de la Laboratorul de fizică şi chimie a mediului şi spaţiului (LPC2E) din Orleans.

Cercetătorii au catalogat grupuri de pulsari, pentru a obţine „o plasă cerească” în meandrele continuumului spaţiu-timp.

Ei au putut să măsoare o infimă dereglare în tic-tacul lor, „cu modificări mai mici de o milionime de secundă în peste 20 de ani”, a precizat Antoine Petiteau, de la Comisariatul pentru energie atomică (CEA).

Acele întârzieri erau corelate, fiind marca unei „perturbaţii comune la nivelul tuturor pulsarilor”, potrivit lui Gilles Thereau, şi reprezentând semnătura caracteristică a undelor gravitaţionale. „A fost un moment magic”, a relatat într-o conferinţă de presă Maura McLaughlin, de la reţeaua americană Pulsar Search Collaboratory, potrivit sursei citate.

Ca într-un restaurant zgomotos

Care este sursa acestor unde? Ipoteza privilegiată indică spre cupluri de găuri negre supermasive, fiecare cu o mărime superioară sistemului nostru solar, „pregătite să se ciocnească”, a adăugat Gilles Thereau.

Antoine Petiteau descrie doi coloşi care „se învârt unul în jurul celuilalt înainte de a fuziona”, generând un „dans” care provoacă unde gravitaţionale „într-o perioadă cuprinsă între câteva luni şi mai mulţi ani”.

Fenomenul generează un zgomot de fond continuu, pe care Michael Keith, de la reţeaua europeană EPTA (European Pulsing Timing Array) l-a comparat cu un „restaurant zgomotos, cu mulţi oameni care vorbesc în jurul vostru”.

Măsurătorile nu le permit deocamdată cercetătorilor să spună dacă acel zgomot trădează prezenţa unor cupluri de găuri negre sau a unei întregi populaţii de găuri negre. O altă ipoteză sugerează o sursă în cele mai timpurii epoci ale Universului, când acesta a trecut prin aşa-zisa perioadă de „inflaţie”, conform sursei citate.

„Am deschis o nouă fereastră către Univers”, a spus Gilles Thereau. „Am adăugat o nouă gamă de vectori de informaţii”, complementare cu cercetările întreprinse de LIGO şi Virgo, care operează cu lungimi de undă diferite, a explicat Antoine Petiteau. Noile descoperiri ar putea elucida misterul care învăluie formarea găurilor negre supermasive.

Studiile viitoare vor trebui totuşi să fie aprofundate pentru a permite o detecţie pe deplin robustă, aşteptată peste un an. Criteriul absolut avut în vedere este acela conform căruia „există o şansă mai mică de una la un milion pentru ca aceste lucruri să se producă din întâmplare”, au subliniat cercetătorii de la Observatorul din Paris, CNRS, CEA şi universităţile Orleans şi Paris Cite, citaţi într-un comunicat.

Foto: © Xi Zhang | Dreamstime.com / Dreamstime.com sprijină educaţia din România şi oferă gratuit imagini stock prin care Edupedu.ro îşi poate ilustra articolele cât mai relevant posibil / Campania Back to school oferă posibilitatea oricărei școli, profesor sau elev să descarce imagini de calitate cu 50% discount.