O nouă fereastră către univers: Tehnica inovatoare a lui Jeremy Darling pentru detectarea fundalului de unde gravitaționale
Într-un univers în expansiune constantă, întreaga țesătură a spațiului-timp vibrează fin sub influența unor unde ce străbat cosmosul ca ecouri ale celor mai intense evenimente cosmice. Aceasta se referă la undele gravitaționale – distorsiuni ale spațiu-timpului cauzate de interacțiuni colosale, precum fuziunea găurilor negre supermasive.
Recent, astrofizicianul Jeremy Darling de la Universitatea Colorado Boulder a avansat o metodă alternativă și ingenioasă pentru a detecta acest fundal de unde gravitaționale, deschizând o potențială cale spre o mai profundă înțelegere a gravitației și a evoluției universului.
Undele gravitaționale: o simfonie invizibilă a cosmosului
În 2015, undele gravitaționale au fost detectate direct pentru prima dată de Observatorul LIGO, marcând debutul unei noi ere în domeniul astronomic. Aceste unde transportă informații despre evenimente cosmice disproporționate ca magnitudine, cum ar fi coliziunile dintre găuri negre sau stele neutronice.
Cu toate acestea, undele deja detectate reprezintă doar o mică parte dintr-un concert cosmic mult mai extins. La o scară mai largă și cu o viteză temporală mai lentă, se consideră că un “zgomot de fundal” generat din unde gravitaționale provine din fuziunile repetate ale găurilor negre supermasive ce s-au unit la scară galactică de-a lungul miliardelor de ani. Acest fundal de unde este omniprezent și ne învăluie constant, însă extrem de subtil.
Metoda tradițională: ceasurile stelare cunoscute sub numele de pulsari
În 2023, colaborarea internațională NANOGrav a înregistrat progrese semnificative în măsurarea acestui fundal, utilizând pulsari — stele neutronice care emit pulsații regulate de raze radio. Observând modul în care aceste pulsații sunt influențate de perturbările spațiu-timpului, cercetătorii au reușit să detecteze efectele undelor gravitaționale care ne traversează.
Totuși, această metodă are o limitare: este în principal sensibilă la distorsiuni longitudinale ale spațiului-timp, adică acele distorsiuni care comprimă și extind spațiul în direcția de propagare a undelor.
Inovația lui Jeremy Darling: observarea mișcărilor laterale pe cer
Aici intervine inovația lui Jeremy Darling. În loc să utilizeze pulsari, el aplică o altă tehnică – astrometria – analizând mișcările aparente ale unor obiecte cosmice extrem de îndepărtate: quasarii. Acestea sunt găuri negre supermasive ce strălucesc intens în centrul galaxiilor absorbind materia din jurul lor.
Darling sugerează că undele gravitaționale ar trebui să genereze nu doar întinderi și compresii, ci și localizări fluctuante ale quasari pe bolta cerească. Deși aceste mișcări sunt iluzorii și minuscule, ele pot fi detectate ca o „tremurare cosmică” atunci când pozițiile acestor quasari sunt urmărite cu suficientă precizie.
Satelitul Gaia și munca de detectiv în cosmos
Pentru a transforma această idee în realitate, Darling a utilizat datele colectate de satelitul Gaia al Agenției Spațiale Europene. Lansat în 2013, Gaia urmărește cu o precizie extremă pozițiile și mișcările a peste un miliard de stele și quasari.
Astrofizicianul a analizat pozițiile relative ale unui milion de quasari, grupându-i în perechi și calculând diferențele aparent minore dintre mișcările lor. Acest proces complex a avut ca scop identificarea de semnale comune și coerente care ar putea indica trecerea undelor gravitaționale.
Deocamdată, rezultatele nu sunt definitive – analiza nu a reușit să detecteze fără echivoc undele gravitaționale. Însă metoda rămâne promițătoare și, pe măsură ce tehnologia avansează și se acumulează date suplimentare.
