Ρυτίδες στο χωροχρόνο

Τι είναι τα βαρυτικά κύματα και οι ανιχνευτές LIGO

Τι είναι τα βαρυτικά κύματα και οι ανιχνευτές LIGO
To πείραμα LIGO φέρεται να ανίχνευσε βαρυτικά κύματα από δύο μαύρες τρύπες που κινήθηκαν σπειροειδώς η μία προς την άλλη και τελικά συγκρούστηκαν  
in.gr audio player
Αθήνα
Με τις φήμες να φουντώνουν και πάλι για την πρώτη, ιστορική ανίχνευση των λεγόμενων βαρυτικών κυμάτων, ας ρίξουμε μια ματιά σε αυτήν την ανεπιβεβαίωτη πρόβλεψη του Αϊνστάιν, αλλά και τα γιγάντια μηχανήματα που προσπαθούν να τον δικαιώσουν.

Κοντολογίς, τα βαρυτικά κύματα είναι ρυτιδώσεις στην ίδια την υφή του χωροχρόνου -κύματα που πηγάζουν από βίαια κοσμικά φαινόμενα και διαδίδονται στο Σύμπαν με την ταχύτητα του φωτός.

Η ύπαρξή τους είχε προβλεφθεί το 1916 από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν ως συνέπεια της Γενικής Σχετικότητας.

Ο μεγάλος φυσικός είχε υπολογίσει ότι η επιτάχυνση σωμάτων μεγάλης μάζας, όπως μαύρες τρύπες και άστρα νετρονίων που πέφτουν σπειροειδώς το ένα προς το άλλο και τελικά συγκρούονται, πρέπει να δημιουργούν ομόκεντρα κύματα στο χωροχρόνο. Ονομάστηκαν βαρυτικά κύματα (και δεν έχουν καμία σχέση με τα κύματα βαρύτητας της φυσικής ρευστών) επειδή παραμορφώνουν το χωροχρόνο όπως η βαρύτητα.

Τα βαρυτικά κύματα, εφόσον υπάρχουν, ουσιαστικά τεντώνουν το χώρο σε μια διάσταση (ας πούμε κατά μήκος) και τον συμπιέζουν σε μια άλλη (ας πούμε κατά πλάτος).

LIGO: Μεζούρες ακριβείας

Αυτό είναι το φαινόμενο που προσπαθούν να καταγράψουν οι δύο ανιχνευτές LIGO, ένας στην πολιτεία της Ουάσινγκτον και ένας στη Λουιζιάνα.

Φήμες που πρωτοκυκλοφόρησαν το περασμένο φθινόπωρο, και συνεχίζουν τώρα να σκανδαλίζουν τον ακαδημαϊκό κύκλο, θέλουν τους ερευνητές του LIGΟ να ετοιμάζονται να ανακοινώσουν τη μεγάλη ανακάλυψη.

Καθένας από τους δύο ανιχνευτές αποτελείται από δύο σωλήνες τοποθετημένους κάθετα ο ένας στον άλλο, μέσα στους οποίους υπάρχουν δέσμες λέιζερ που μετρούν το μήκος των σωλήνων με εξαιρετικά μεγάλη ακρίβεια.


Στους ανιχνευτές LIGO, δύο κάθετες δέσμες λέιζερ μετρούν με ακρίβεια το μήκος δύο σωλήνων μήκους 4 χιλιομέτρων (Πηγή: LIGO)

Τα βαρυτικά κύματα θα γίνονταν θεωρητικά αντιληπτά από μικρές μεταβολές στο μήκος των δύο σωλήνων λόγω της παραμόρφωσης του χώρου. Οι σωλήνες έχουν μήκος 4 χιλιόμετρα, όμως η πειραματική διάταξη μπορεί να μετρά μεταβολές τουλάχιστον 1.000 φορές μικρότερες από τη διάμετρο ενός ατόμου.

Σύμφωνα με τις τελευταίες ανεπιβεβαίωτες αναφορές, οι ερευνητές του LIGO ανίχνευσαν ένα περαστικό βαρυτικό κύμα που δημιουργήθηκε καθώς δύο μακρινές μαύρες τρύπες, η μία με μάζα 29 φορές και η άλλη 36 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του Ήλιου, κινήθηκαν σπειροειδώς η μία προς την άλλη και τελικά συγχωνεύτηκαν.

Το σήμα που έφτασε τελικά στη Γη, κινούμενο με την ταχύτητα του φωτός, φέρεται να καταγράφηκε και από τους δύο ανιχνευτές με τη χρονική διαφορά που θα αντιστοιχούσε στην απόσταση που χωρίζει τα δύο συστήματα.

Οι φήμες ξεκίνησαν λίγο μετά την αναβάθμιση των ανιχνευτών LIGO, έπειτα από μια δεκαετία άκαρπης αναζήτησης. Ισχυρότερα λέιζερ και νέα οπτικά θεωρητικά επιτρέπουν τώρα την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων από απόσταση περίπου 88 εκατομμυρίων ετών φωτός. Τελικός στόχος είναι η αύξηση αυτής της απόστασης στα 650 εκατομμύρια έτη φωτός -αυτό σημαίνει ότι οι ανιχνευτές θα μπορούν να σαρώνουν μια σφαίρα στο Διάστημα 1.000 φορές μεγαλύτερη από ό,τι η αρχική μορφή των συστημάτων.

Οι εργασίες αναβάθμισης, για τις οποίες χρειάστηκαν πέντε χρόνια και 200 εκατ. δολάρια, περιλάμβαναν μεταξύ άλλων τη βελτίωση των συστημάτων απόσβεσης κραδασμών -οι ανιχνευτές επηρεάζονται ακόμα και από τρένα που περνούν σε απόσταση χιλιομέτρων ή ακόμα και το γδούπο ενός δέντρου που πέφτει.

Στην Ευρώπη λειτουργούν στο μεταξύ οι ανιχνευτές GEO600 και Virgo, ενώ ανάλογο ερευνητικό πρόγραμμα, με την ονομασία Indigo, ανακοίνωσε και η Ινδία.

Η ανίχνευση του ίδιου σήματος από ανιχνευτές σε διαφορετικές ηπείρους θα επέτρεπε στους ερευνητές να προσδιορίσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια την προέλευση των φευγαλέων κυμάτων.

Τον Μάρτιο του 2014, διεθνής ερευνητική ομάδα προκάλεσε σάλο όταν ανακοίνωσε ότι εντόπισε ίχνη μιας ιδιαίτερης κατηγορίας βαρυτικών κυμάτων, τα οποία πρέπει να εμφανίστηκαν μια στιγμή μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Η μελέτη όμως τέθηκε υπό αμφισβήτηση, και ύπαρξη των βαρυτικών κυμάτων παραμένει ανεπιβεβαίωτη.

Αυτό όμως θα μπορούσε να αλλάξει αυτήν την εβδομάδα -σύμφωνα με την τελευταία ανεπίσημη αναφορά η ανακάλυψη θα ανακοινωθεί στο περιοδικό Nature στις 11 Φεβρουαρίου.

Βαγγέλης Πρατικάκης

Newsroom ΔΟΛ

14o
14%
meteorologos.gr

Θεσσαλονίκη