Astronomii „au auzit” pentru prima dată zgomotul de fond al Universului

• Zgomotul de fond emis de vortexul găurilor negre gigantice a fost auzit în premieră, graţie unei tehnici inedite de detectare a undelor gravitaţionale.
• Pentru detectarea acestor unde, oamenii de ştiinţă au utilizat un instrument inedit: pulsarii din Calea Lactee.
• Noile descoperiri ar putea elucida misterul care învăluie formarea găurilor negre supermasive.

Astronomii au reușit pentru prima dată să ,,audă” zgomotul celest al unor unde gravitaționale puternice, create de coliziunile dintre găurile negre, care răsună în univers.

Observațiile lor arată că undele – inclusiv unele care se unduiesc lent în timp ce trec prin galaxia noastră Calea Lactee – se produc la frecvențe diferite și oscilează timp de zeci de ani, scrie CNN.

Undele gravitaționale, prezise inițial de Albert Einstein în 1916, sunt ondulații în spațiu-timp care au fost detectate pentru prima dată în 2015.

Astronomii au descoperit undele urmărind pulsarii, sau rămășițele dense ale miezurilor aparținând stelelor masive după ce acestea au explodat într-o supernovă, de-a lungul Căii Lactee. Pulsarii sunt ca niște faruri stelare, care se rotesc rapid și eliberează fascicule de unde radio care par să „pulseze” atunci când sunt observate prin telescoapele de pe Pământ. Pulsarii se pot roti de sute de ori pe secundă, iar precizia stabilă a impulsurilor îi face la fel de fiabili ca și ceasurile cosmice.

Atunci când undele gravitaționale trec între Pământ și un pulsar, sincronizarea undelor radio ale pulsarului este perturbată. Einstein a teoretizat că undele gravitaționale ar întinde și comprima spațiul pe măsură ce se deplasează în univers, afectând modul în care se deplasează undele radio. Acest lucru înseamnă că unele dintre pulsuri ajung pe Pământ cu o fracțiune de secundă mai devreme sau mai târziu decât era de așteptat.

Descoperirea majoră care ar putea dezvălui cum s-a format Universul

Peste 190 de oameni de știință și-au propus să descopere frecvențele undelor gravitaționale în cadrul colaborării North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves, cunoscută și sub numele de NANOGrav.

Aceștia au urmărit undele radio de la peste 60 de pulsari timp de 15 ani, folosind trei radiotelescoape mari: Observatorul Arecibo din Puerto Rico (care nu mai este operațional), Telescopul Green Bank din Virginia de Vest și Very Large Array din New Mexico.

Descoperirile lor apar într-un studiu publicat miercuri în The Astrophysical Journal Letters.

În căutarea unui cor ceresc

Undele gravitaționale recent detectate sunt cele mai puternice măsurate vreodată. Ele au fost probabil cauzate de coliziuni ale unor găuri negre supermasive și transportă o energie de aproximativ un milion de ori mai mare decât evenimentele singulare detectate în ultimii ani, care au rezultat în urma fuziunii găurilor negre sau a stelelor neutronice.

,,Este ca un cor, cu toate aceste perechi de găuri negre supermasive care cântă la diferite frecvențe” , a declarat într-un comunicat coautorul studiului și cercetătorul NANOGrav Chiara Mingarelli, profesor asistent de fizică la Universitatea Yale. ,,Aceasta este prima dovadă de până acum a fondului de unde gravitaționale. Am deschis o nouă fereastră de observare a universului” .

Fondul de unde gravitaționale, un fel de zgomot cosmic care a fost mult timp teoretizat, dar niciodată detectat, este alcătuit din unde gravitaționale de frecvență foarte joasă. Pe măsură ce găurile negre se ciocnesc în întregul univers, aceste unde zumzăie și rezonează împreună în fundal.

Undele gravitaționale se deplasează cu viteza luminii, dar astronomii și-au dat seama că o singură creștere și descreștere a uneia dintre unde ar putea dura ani sau decenii, din cauza efectului de ondulație spațiu-timp.

Instrumentul folosit de oamenii de știință – pulsarii din Calea Lactee

,,Folosim un detector de unde gravitaționale de mărimea galaxiei, care este alcătuit din stele exotice (pulsari), ceea ce mă uimește” , a declarat coautorul studiului, Dr. Scott Ransom, astronom la National Radio Astronomy Observatory, într-un comunicat.

,,Datele noastre anterioare ne-au spus că auzim ceva, dar nu știam ce. Acum știm că este vorba de muzică provenind din universul gravitațional. Pe măsură ce vom continua să ascultăm, vom putea probabil să distingem notele de la instrumentele care cântă în această orchestră cosmică” , a declarat Ransom.

,,Combinarea acestor rezultate ale undelor gravitaționale cu studiile privind structura și evoluția galaxiilor va revoluționa înțelegerea noastră asupra istoriei Universului nostru. „

Coliziuni cataclismice

Oamenii de știință cred că găurile negre supermasive sunt în mare parte responsabile pentru crearea fondului de unde gravitaționale. Găurile negre supermasive există în centrul celor mai multe galaxii mari. Dar, pe măsură ce galaxiile fuzionează, în cele din urmă găurile lor negre încep să orbiteze una în jurul celeilalte.

Aceste obiecte masive, care conțin miliarde de ori masa soarelui nostru, dansează până când se ciocnesc. Atunci când o fac, undele se răspândesc din galaxia gazdă și ajung în cele din urmă la galaxia noastră.

Se estimează că sute de mii sau poate milioane de perechi de găuri negre supermasive există în întregul univers.

,,La un moment dat, oamenii de știință erau îngrijorați de faptul că găurile negre supermasive aflate în binare ar orbita una în jurul celeilalte pentru totdeauna, fără a se apropia niciodată suficient de mult pentru a genera un semnal ca acesta” , a declarat într-o declarație coautorul studiului, Dr. Luke Kelley, profesor adjunct de astronomie la Universitatea din California, Berkeley, și președinte al grupului de astrofizică al NANOGrav.

,,Dar acum avem în sfârșit dovezi solide că multe dintre aceste binare extrem de masive și apropiate există” , a declarat Kelley. ,,Odată ce cele două găuri negre se apropie suficient de mult pentru a fi observate de rețelele de cronometrare a pulsarilor, nimic nu le poate opri să fuzioneze în doar câteva milioane de ani. „

Cercetătorii recunosc însă că nu este exclus să existe mai multe origini pentru fondul de unde gravitaționale, la fel cum există explicații alternative privind modul în care a început universul. Echipa va continua să studieze fondul de unde gravitaționale și va încerca să izoleze sursele individuale pentru a le determina originile.

,,Fundalul undelor gravitaționale este de aproximativ două ori mai puternic decât mă așteptam” , a declarat Mingarelli. ,,Este într-adevăr la limita superioară a ceea ce modelele noastre pot crea doar din găuri negre supermasive. Ceea ce urmează este totul. Acesta este doar începutul” .

În plus, oamenii de știință care folosesc telescoape din Europa, India, China și Australia au raportat descoperiri similare, publicate tot miercuri. Combinarea datelor de la NANOGrav cu cele ale colaboratorilor internaționali poate oferi o imagine mai amplă a fondului de unde gravitaționale, au declarat cercetătorii.

,,Datele noastre combinate vor fi mult mai puternice” , a declarat într-un comunicat Stephen Taylor, coautor al studiului, profesor asistent de fizică și astronomie la Universitatea Vanderbilt, care prezidează în prezent colaborarea NANOGrav. ,,Suntem încântați să descoperim ce secrete vor dezvălui despre universul nostru” .

Citește și

Alimentul consumat de cei care trăiesc până la 100 de ani. Comunități unice de pe glob în care oamenii au o viață lungă și sănătoasă

Răsturnare de situație în SUA: Curtea Supremă pune capăt politicii „discriminării pozitive” în universitățile americane

Pete Davidson se internează la un centru de dezintoxicare. Cu ce boală se confruntă comediantul