Γιατί το 2019 θα είναι μια καλή χρονιά για τα βαρυτικά κύματα

Τα βαρυτικά κύματα είναι κυματισμοί στον ιστό του χωροχρόνου, όπως είχε προβλεφθεί από τον Αϊνστάιν το 1916. Μέχρι στιγμής, οι ερευνητές έχουν εντοπίσει «εκρήξεις» από τις συγχωνεύσεις μαύρων οπών ή εξαιρετικά πυκνών «αστέρων νετρονίων». Ωστόσο, ελπίζουμε ότι το επόμενο έτος θα εντοπίσουμε την πρώτη «συνεχή» πηγή από ένα απομονωμένο αστέρι νετρονίων ή ακόμα και μια έκρηξη από
ένα σουπερνόβα.

Το πρώτο σήμα εντοπίστηκε στις 14 Σεπτεμβρίου 2015 από τους δύο γιγάντιους ανιχνευτές του Παρατηρητηρίου Συμβολομετρικών Βαρυτικών Κυμάτων Laser (LIGO). Η σύντομη έκρηξη προήλθε από τη συγχώνευση δύο μαύρων τρυπών τεράτων σε απόσταση 1,3 δισεκατομμυρίων ετών φωτός, οι οποίες απέδιδαν 50 φορές περισσότερη ενέργεια από όλα τα αστέρια στο Σύμπαν μαζί.

Οι δύο αμερικανικοί ανιχνευτές έχουν πλέον ενωθεί με τον ευρωπαϊκό ανιχνευτή Virgo και έχουν μέχρι στιγμής εντοπίσει τη συγχώνευση πολλών δυαδικών συστημάτων που αποτελούνται από μαύρες τρύπες και ένα που αποτελείται από αστέρια νετρονίων - λείψανα σουπερνόβα στο μέγεθος του Έβερεστ, τόσο πυκνά σε κύβο ζάχαρης- ο όγκος του υλικού τους θα ζύγιζε όσο ολόκληρη η ανθρώπινη φυλή.

Τα βαρυτικά κύματα παράγονται από οποιαδήποτε επιτάχυνση μάζας που δεν είναι σφαιρικά συμμετρική. Τόσο η συγχώνευση μαύρης τρύπας όσο και η συγχώνευση αστεριών νετρονίων ταιριάζουν στο λογαριασμό. Το ίδιο συμβαίνει και με μια μαύρη τρύπα που καταπίνει ένα αστέρι νετρονίων, ένα άλλο γεγονός που μπορεί να ανιχνευθεί το 2019. Αλλά μια άλλη ελπίδα είναι ότι θα ανιχνεύσουμε μεμονωμένα αστέρια νετρονίων με το πρόσχημα των «πάλσαρ» - αστέρια νετρονίων που εκπέμπουν ραδιοκύματα γρήγορα. Εάν είναι μη σφαιρικά με ακόμη και ένα βουνό ύψους 10 εκατοστών στην επιφάνειά τους, δεν θα πρέπει να παράγουν μια έκρηξη αλλά ένα συνεχές βαρυτικό σήμα μάλλον σαν μια καθαρή μουσική νότα.

«Οι πιθανότητες να δούμε ένα πάλσαρ τα επόμενα χρόνια είναι αρκετά καλές», λέει ο φυσικός καθηγητής Ken Strain του Πανεπιστημίου της Γλασκώβης.

Ένας άλλος στόχος είναι να ανιχνεύσουμε μια έκρηξη βαρυτικών κυμάτων από μια σουπερνόβα στον γαλαξία μας. Ένας σουπερνόβα εμφανίζεται περίπου μία φορά κάθε 30 χρόνια στον Γαλαξία μας, οπότε θα πρέπει να είμαστε τυχεροί. Ή ίσως θα σηκώσουμε βαρυτικά κύματα από μια πηγή που δεν είχε προβλεφθεί ούτε καν ονειρευτεί.

Το επόμενο έτος, ο ιαπωνικός ανιχνευτής KAGRA θα συνεργαστεί με το LIGO και το Virgo, με έναν ανιχνευτή στην Ινδία έως το 2025. «Ίσως μπαίνω στον πειρασμό να πω ότι το 2025 θα μπορούσε να φέρει το 1.000ο σήμα βαρυτικού κύματος μας», λέει ο Strain. Φαίνεται ότι θα είναι πολυάσχολα χρόνια για φυσικούς όπως ο Strain.

Διαβάστε περισσότερα επιστημονικές ανακαλύψεις του 2019:

• Πώς θα επηρεάσει το Brexit την επιστημονική έρευνα;
• Είστε έτοιμοι για τη δίαιτα γονότυπου;

Το πείραμα LIGO

Υπάρχουν δύο παρατηρητήρια LIGO, τα οποία βρίσκονται σε απόσταση 3.002 χλμ. Κάθε παρατηρητήριο LIGO αποτελείται από μια πηγή λέιζερ, δύο βραχίονες ανιχνευτή – ο καθένας με έναν καθρέφτη στο τέλος – και έναν ανιχνευτή φωτός. Το λέιζερ λάμπει πάνω σε ένα διαχωριστή δέσμης και στέλνεται στους βραχίονες του ανιχνευτή, που ο καθένας έχει μήκος ακριβώς 4 χιλιόμετρα. Στο τέλος των βραχιόνων, το φως αναπηδά από τους καθρέφτες. Εάν τα κύματα φωτός πέφτουν εκτός συγχρονισμού επειδή επηρεάζονται από βαρυτικά κύματα, τότε αυτό θα συλληφθεί από τον ανιχνευτή φωτός.

Ακολουθήστε το Science Focus στο Twitter, το Facebook, το Instagram και Flipboard