Εντοπίστηκαν για πέμπτη φορά από τους επιστήμονες βαρυτικά κύματα από σύγκρουση μελανών οπών και ο επίτιμος διευθυντής του Ευγενιδίου Ιδρύματος Διονύσιος Σιμόπουλος, εξηγεί με απλό και κατανοητό τρόπο τι είναι αυτά τα βαρυτικά κύματα.
“Τα εργαστήρια LIGO-VIRGO ανακοίνωσαν ότι στις 8 του περασμένου Ιουνίου εντόπισαν βαρυτικά κύματα τα οποία προέρχονταν από την πέμπτη (μέχρι τώρα) σύγκρουση δύο μαύρων τρυπών 12 και 7 ηλιακών μαζών. Η σύγκρουση αυτή συνέβη σε απόσταση ενός δισεκατομμυρίου ετών φωτός από τη Γη και οι υπολογισμοί που έγιναν εντόπισαν, για άλλη μια φορά, το ανώτερο όριο της μάζας του βαρυτονίου, του σωματιδίου δηλαδή που μεταφέρει την βαρύτητα, σύμφωνα με όσα προβλέπει η Θεωρία της Γενικής Σχετικότητας του Albert Einstein.
Όπως είναι γνωστό στις αρχές του περασμένου μήνα η Σουηδική Βασιλική Ακαδημία Επιστημών ανακοίνωσε ότι το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής 2017 απονέμεται κατά το ήμισυ στον καθηγητή Rainer Weiss του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Μασαχουσέτης (ΜΙΤ) και κατά το άλλο ήμισυ στους καθηγητές Barry C. Barish και Kip Thorne του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Καλιφόρνιας (Cal Tech). Οι ερευνητές αυτοί πρωτοστάτησαν στη δημιουργία και την ανάπτυξη των ειδικών παρατηρητηρίων LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), τα οποία εντόπισαν για πρώτη φορά την ύπαρξη των βαρυτικών κυμάτων στις 14 Σεπτεμβρίου 2015, ένα φαινόμενο που είχε προβλέψει η Γενική Σχετικότητα από το 1916.
Προς το παρόν οι ανιχνευτές LIGO είναι ό,τι καλύτερο διαθέτουμε για τον εντοπισμό των Βαρυτικών Κυμάτων. Καθένας από τους ανιχνευτές αυτούς αποτελείται από δύο κυλινδρικούς βραχίονες, κάθετους μεταξύ τους, με μήκος 4 χλμ. ο καθένας σε απόλυτο σχεδόν κενό που φτάνει να είναι ίσο με το ένα τρισεκατομμυριοστό της ατμοσφαιρικής πίεσης που επικρατεί στην επιφάνεια της θάλασσας. Στο εσωτερικό των κυλίνδρων εκπέμπονται δέσμες ακτίνων λέιζερ που ανακλώνται συνεχώς από καθρέφτες με αποτέλεσμα η απόσταση των 4 χλμ. να αυξάνεται κατά 280 φορές κάνοντας έτσι το μήκος κάθε βραχίονα ουσιαστικά να είναι ίσο με 1.120 χλμ. Μ’ αυτόν τον τρόπο μπορούμε να μετρήσουμε απειροελάχιστες διακυμάνσεις μέχρι και μήκους ενός δεκάκις χιλιοστού της διαμέτρου ενός πρωτονίου. Η διακύμανση αυτή είναι τόσο απειροελάχιστη ώστε η απόσταση μεταξύ της Γης και του πλησιέστερου άστρου σ’ εμάς μετά τον Ήλιο (του Εγγύτατου του Κενταύρου σε απόσταση 40 τρισεκατομμυρίων χλμ.) δεν υπερβαίνει το πάχος μιας ανθρώπινης τρίχας!
Στην ουσία οι ανιχνευτές των εργαστηρίων LIGO δεν είναι τίποτε άλλο παρά τεράστια συμβολόμετρα, με τα οποία μελετάμε φαινόμενα συμβολής κυμάτων. Πρόκειται δηλαδή για μία τεχνική που χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά στην πιο απλή της μορφή το 1887 στο πείραμα “Michelson-Morley”, αν και το LIGO είναι ουσιαστικά 144.000 φορές μεγαλύτερο εκείνου. Σήμερα η τεχνική αυτή χρησιμοποιείται ευρέως στην Αστρονομία, όπως για παράδειγμα στην περίπτωση του συστήματος των 66 ραδιοτηλεσκοπίων ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) του Ευρωπαϊκού Νότιου Αστεροσκοπείου που είναι εγκατεστημένα στη Χιλή.
Η δημιουργία δύο τέτοιων εργαστηρίων LIGO εγκατεστημένων το ένα στην Πολιτεία της Λουϊζιάνας και το άλλο σε απόσταση 3.000 χιλιομέτρων στην Πολιτεία της Ουάσιγκτον στις ΗΠΑ, και σε τόσο μεγάλη απόσταση μεταξύ τους, είναι απαραίτητη γιατί οι ανιχνευτές αυτοί είναι τόσο ευαίσθητοι ώστε μπορούν να καταγράψουν τους κραδασμούς από την διέλευση ενός φορτηγού στην περιοχή τους, μέχρι και τις διακυμάνσεις ενός μικρού σεισμού χιλιάδες χιλιόμετρα μακριά. Η μεγάλη απόστασή τους χρησιμεύει επίσης και στον καλύτερο εντοπισμό της απόστασης της πηγής των βαρυτικών κυμάτων γιατί λόγω της απόστασης καταγράφονται οι ίδιες βαρυτικές ταλαντώσεις, αλλά με μια ελάχιστα μικρή χρονική καθυστέρηση ίση με δέκα χιλιοστά του δευτερολέπτου, ενώ η προσθήκη και του τρίτου εργαστηρίου στην Πίζα της Ιταλίας (VIRGO) βοηθάει ακόμη περισσότερο στον εντοπισμό.
Σε τελική ανάλυση η ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων του LIGO μάς ανοίγει ένα καινούργιο παράθυρο ανακαλύψεων αφού μπορούμε να “ακούσουμε” για πρώτη φορά τους ψιθύρους του Σύμπαντος να μάς “μιλάνε”, μια και οι συχνότητες των βαρυτικών αυτών κυμάτων είναι συχνότητες που μπορεί να ακούσει το ανθρώπινο αυτί. Γιατί τα βαρυτικά κύματα μπορούν να περιγράψουν τη βίαιη προέλευσή τους, ενώ η συχνότητα και η ένταση τους στο χρόνο μας αποκαλύπτουν την ιστορία της πηγής που τα δημιούργησε, την μάζα, την ταχύτητα περιστροφής, το σχήμα της τροχιάς, την θέση της και την απόστασή της.
Κι όχι μόνο, αφού μπορούν επίσης να μας αποκαλύψουν και το τι συνέβη στα πρώτα κλάσματα του δευτερολέπτου μετά τη γέννηση του Σύμπαντος. Γιατί, όπως η μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου είναι η ηλεκτρομαγνητική υπογραφή της Μεγάλης Έκρηξης, μπορεί να υπάρχει επίσης κι ένα υπόβαθρο βαρυτικών κυμάτων που ίσως να δημιουργήθηκε με την απότομη διόγκωση του Σύμπαντος στην φάση της πληθωριστικής του διαστολής στα πρώτα τρισεκατομμυριοστά του πρώτου δευτερολέπτου της ύπαρξής του.
Κι έτσι στο άμεσο μέλλον υπολογίζεται ότι θα υπάρξουν ακόμη πιο μεγάλες δυνατότητες απ’ ότι προηγουμένως αφού η έκταση των παρατηρήσεων των ανιχνευτών αυτών θα επεκταθεί με την δημιουργία κι άλλων ανιχνευτών όχι μόνο στην επιφάνεια της Γης αλλά και στο διάστημα (LISA). Στους επόμενους μήνες μάλιστα προβλέπεται ότι θα υπάρξουν πολλές ακόμη καταγραφές βαρυτικών κυμάτων, ενώ στα επόμενα δύο χρόνια τέτοιου είδους καταγραφές αναμένεται ότι θα γίνονται σε καθημερινή βάση εμπλουτίζοντας ουσιαστικά τις γνώσεις μας για το Σύμπαν.”
ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ:
Νέα εποχή για την Αστρονομία: Εντοπίστηκαν βαρυτικά κύματα από σύγκρουση αστέρων νετρονίου (Βίντεο)
Η τιτάνια σύγκρουση δυο αστέρων νετρονίου που άνοιξε νέους ορίζοντες για την αστροφυσική (Βίντεο)
Ένας κοσμικός Μίδας: Βαρύτητα και φως από ένα χρυσό βαλς αστέρων νετρονίων
