Prvi put detektovan"šum" gravitacionih talasa: Naučnici sada vide svemir kroz sasvim novi objektiv

Komentari

Autor: Space / Guardian

29/06/2023

23:48

Prvi put detektovan"šum" gravitacionih talasa: Naučnici sada vide svemir kroz sasvim novi objektiv - Copyright prodimedia

veličina teksta

Aa Aa

Astronomi su prvi put, nakon gotovo deset godina potrage, detektovali tihi šum gravitacionih talasa, koji se šire svemirom. Dugoočekivano saopštenje tima naučnika iz celog sveta, predvođenih Stivenom Tejlorom sa Vanderbilt univerziteta u Tenesiju, ukazuje da je signal konzistentan sa dosadašnjim teoretskim očekivanjima.

Gravitacioni talasi su talasanja u zakrivljenosti prostor-vremena i oni predstavljaju nosioce gravitacione energije kroz prostor. Poređenja radi, zvučni talasi predstavljaju vibracije materijalnog medijuma, recimo vazduha, elektromagnetni talasi vibracije fundamentalnog elektromagnetnig polja koje postoji u prostoru, a gravitacioni talasi su vibracije samog prostor-vremena.

Posle neočekivanog otkrića ubrzanog širenja svemira (1998) i uspeha u "lovu" na Higsov bozon (2012), očekivana detekcija gravitacionih talasa treće je veliko otkriće u oblasti fundamentalnih fizičkih teorija u poslednjih četvrt veka. Značaj njihovog otkrića je veliki, zato što je reč o direktnoj potvrdi opšte teorije relativiteta Alberta Ajnštajna, kao i teorije kosmičke inflacije, koja je nastala sedamdesetih godina prošlog veka, a koja je objedinila starije sa novim naučnim modelima nastanka svemira.

Kosmički svetionici kao detektori gravitacionih talasa

Kako bi detektovali pozadinske gravitacione talase, astronomi su proučavali zvezde koje se okreću velikom brzinom oko svoje ose, poznate kao milisekundni pulsari, "mrtve" zvezde koje se obrnu oko 700 puta u sekundi, "ispaljujući" snopove svetlosti iz svojih magnetnih polova, koji se vide kao "pulsevi" kada bljesnu u pravcu Zemlje. Takvi kosmički svetionici pomažu u detekciji gravitacionih talasa iz crnih rupa, koje su milionima ili čak milijardama puta veće od našeg Sunca, piše portal Space.

Kada bi ogroman prostor između Zemlje i pulsara bio potpuno prazan, svetlosti bi trebalo isto vreme da stigne do naše planete, svaki put kada bljesnu u našem pravcu. Međutim, u stvarnosti je naše detektovanje pulseva pod uticajem niza faktora, poput prisustva gasa i prašine u međuzvezdanom prostoru, ali i kretanja pulsara i Zemlje unutar Mlečnog puta.

Gravitacioni talasi takođe rastežu i kompresuju tkanje prostor-vremena između Zemlje i ovih kosmičkih "metronoma", zbog čega se njihovi inače besprekorno redovni bljeskovi mogu detektovati sa velikim odstupanjima - od nekoliko nanosekundi pa do nekoliko godina. Upravo u preciznom merenju tih razlika, naučnici su pronašli dokaz postojanja takvih talasa.

Albert Ajnštajn prvi je predvideo njihovo postojanje pre više od jednog veka, a 2016. je američka Ligo opservatorija konačno pronašla dokaz da se prostor može razvlačiti i skupljati. Ipak, sve do sada, naučnici su samo na kratko uspevali da "uhvate" gravitacione talase povezane sa spajanjem crnih rupa ili neutronskih zvezda. Novo istraživanje uronilo je mnogo dublje u svemir, a naučnici smatraju da je detektovani šum splet niza talasa koji izranjaju iz različitih delova kosmosa.

"Mislimo da svaki par spajajućih crnih rupa doprinosi jednom malom talasu, koji se dodaje talasu drugog i zajedno sačinjavaju ono što vidimo sada - jedna vrsta žamora cele populacije", rekao je za Guardian profesor Alberto Vekio sa Univerziteta u Birmingemu i član Evropskog pulsarnog sistema za merenje vremena (EPTA).

Detekciju je omogućilo besprekorno praćenje više od stotinu pulsara koji su toliko predvidljivi, da može da se primeti svaka promena u njihovom ponašanju izazvana rastezanjem i skupljanjem tkanja prostor-vremena.

"Neverovatno uzbudljivo otkriće"

Konzorcijum astronoma poznat kao "Severnoamerička nanoherc opservatorija gravitacionih talasa" (NANOGrav) je 2020. nakon 12 godina prikupljanja podataka, počeo da uviđa naznake njihovog pozadinskog šuma, a zatim je angažovao i timove iz Evrope, Indije, Kine i Australije da se uključe zajedno sa svojim podacima o ritmu pulsiranja koji su prikupljani svakog meseca. Zatim su izračunali razliku između tačnog vremena prijema pulsa i predviđenog vremena, koje su mogli da procene sa tačnošću od jedne mikrosekunde.

Vođa istraživanja dr Stiven Tejlor, kaže da je verovatnoća da su novi rezultati posledica slučajnosti svedena na jedan prema 10.000, što ih čini pouzdanim dokazom, iako se ne poklapaju sa zlatnim standardom u fizici koji nalaže da je za tvrdnje o postojanju novog fenomena tu verovatnoću potrebno svesti na jedan u milion.

Ono što daje element nesigurnosti ovakvim rezultatima je neizvestan izvor gravitacionih talasa. Naime, iako se ogromne crne rupe gledaju kao najverovatniji "krivci", nisu isključene ni druge opcije, uključujući i gravitacioni imprint ostao iz vremena Velikog praska.

Ipak, naučnici ističu da je reč o izvanrednom otkriću. To je i mišljenje profesora Endrjua Pontzena, kosmologa Univerzitetskog koledža u Londonu.

"Nemamo često priliku da vidimo svemir kroz potpuno novi objektiv, ali nakon petnaest godina strpljivog rada, Nanograv nam je to omogućio. Neverovatno je uzbudljivo videti inicijalne dokaze za postojanje ovih talasa, koji će nam na kraju dati ogromna znanja o velikim crnim rupama, stotinama miliona puta većim od sunca", rekao je Pontzen.