Αυτή η ανακάλυψη εγκαινιάζει μια νέα εποχή στην αστρονομία.

(Εφημερίδα Dan Tri) - Πριν από δέκα χρόνια, οι επιστήμονες άκουσαν τους ήχους του σύμπαντος για πρώτη φορά. Αυτή η ανακάλυψη απέδειξε μια κρίσιμη πρόβλεψη του Αϊνστάιν και άνοιξε μια νέα εποχή στην αστρονομία.

Αριστερά: Ο φυσικός Άλμπερτ Αϊνστάιν, δεξιά: Καρλ Νοξ – Ειδικός στη Δημιουργική Τεχνολογία και την Επιστημονική Οπτικοποίηση, Πανεπιστήμιο Τεχνολογίας Σουίνμπερν, Αυστραλία.

Αυτή ήταν η πρώτη ανακάλυψη των βαρυτικών κυμάτων. Αποδείχθηκε μια βασική πρόβλεψη της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν. Πιο πρόσφατα, μια νέα ανακάλυψη σχετικά με τα βαρυτικά κύματα επικύρωσε μια θεωρία του Στίβεν Χόκινγκ - ενός ακόμη «γίγαντα» στον τομέα της αστρονομίας.

Τι είναι τα βαρυτικά κύματα;

Τα βαρυτικά κύματα είναι «κυματισμοί» στον ιστό του χωροχρόνου που διαδίδονται με την ταχύτητα του φωτός. Δημιουργούνται από ογκώδη αντικείμενα που επιταχύνονται σε εξαιρετικά υψηλές ταχύτητες, όπως οι συγκρούσεις μαύρων τρυπών ή η συγχώνευση ογκωδών αστρικών υπολειμμάτων που ονομάζονται άστρα νετρονίων.

Αυτές οι κυματισμοί που διαδίδονται στο σύμπαν παρατηρήθηκαν για πρώτη φορά άμεσα στις 14 Σεπτεμβρίου 2015, από δύο ανιχνευτές στο Παρατηρητήριο Βαρυτικών Κυμάτων με Συμβολόμετρο Λέιζερ (LIGO) στις Ηνωμένες Πολιτείες.

Αυτό το πρώτο σήμα, γνωστό ως GW150914, προήλθε από τη σύγκρουση δύο μαύρων τρυπών, καθεμία με μάζα μεγαλύτερη από 30 φορές αυτή του Ήλιου και σε απόσταση μεγαλύτερη από ένα δισεκατομμύριο έτη φωτός από τη Γη.

Αυτή ήταν η πρώτη άμεση απόδειξη βαρυτικών κυμάτων, ακριβώς όπως είχε προβλέψει η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν 100 χρόνια νωρίτερα. Για αυτήν την ανακάλυψη, τρεις επιστήμονες, ο Ράινερ Βάις, ο Μπάρι Μπάρις και ο Κιπ Θορν, τιμήθηκαν με το βραβείο Νόμπελ Φυσικής του 2017.

Οι προσομοιώσεις δείχνουν ότι τα βαρυτικά κύματα παράγονται από δύο μαύρες τρύπες που βρίσκονται σε τροχιά η μία γύρω από την άλλη ( Βίντεο : MPI).

Εκατοντάδες σήματα σε λιγότερο από μια δεκαετία.

Από το 2015, το LIGO έχει παρατηρήσει περισσότερα από 300 βαρυτικά κύματα, μαζί με τον ιταλικό ανιχνευτή Virgo και τον ιαπωνικό KAGRA.

Μόλις πριν από λίγες εβδομάδες, το διεθνές συνεργατικό πρόγραμμα LIGO/Virgo/KAGRA ανακοίνωσε τα τελευταία αποτελέσματα από την τέταρτη παρατήρησή του, υπερδιπλασιάζοντας τον αριθμό των γνωστών βαρυτικών κυμάτων.

Δέκα χρόνια μετά την αρχική ανακάλυψη, μια διεθνής συνεργασία που περιλαμβάνει Αυστραλούς επιστήμονες από το Κέντρο Ανακάλυψης Βαρυτικών Κυμάτων (OzGrav) του Αυστραλιανού Συμβουλίου Έρευνας ανακοίνωσε πρόσφατα ένα νέο σήμα βαρυτικού κύματος, το GW250114.

Αυτό το σήμα είναι ένα σχεδόν τέλειο αντίγραφο του πρώτου σήματος βαρυτικού κύματος, με την κωδική ονομασία GW150914.

Εμφανίζεται το παρατηρούμενο βαρυτικό κύμα GW250114 (LVK 2025). Τα παρατηρούμενα δεδομένα εμφανίζονται σε ανοιχτό γκρι χρώμα. Η ομαλή μπλε καμπύλη αντιπροσωπεύει το θεωρητικό μοτίβο κυματομορφής που ταιριάζει καλύτερα, δείχνοντας εξαιρετική προσαρμογή στο παρατηρούμενο σήμα.

Η σύγκρουση μαύρης τρύπας που προκάλεσε την GW250114 έχει πολύ παρόμοιες φυσικές ιδιότητες με την GW150914. Ωστόσο, χάρη στις σημαντικές αναβαθμίσεις στους ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων τα τελευταία δέκα χρόνια, το νέο σήμα είναι ορατό πολύ πιο καθαρά (σχεδόν τέσσερις φορές ισχυρότερο από την GW150914).

Είναι ενδιαφέρον ότι μας επιτρέπει να δοκιμάσουμε τις ιδέες ενός άλλου πρωτοπόρου φυσικού: του Στίβεν Χόκινγκ.

Ο Χόκινγκ είχε επίσης δίκιο.

Πριν από 50 και πλέον χρόνια, δύο φυσικοί, ο Στίβεν Χόκινγκ και ο Τζέικομπ Μπέκενσταϊν, διατύπωσαν ένα σύνολο νόμων που περιγράφουν τις μαύρες τρύπες.

Ο δεύτερος νόμος του Hawking για τη μηχανική των μαύρων οπών, γνωστός και ως θεώρημα εμβαδού Hawking, δηλώνει ότι η επιφάνεια του ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας πρέπει πάντα να αυξάνεται. Με άλλα λόγια, οι μαύρες τρύπες δεν μπορούν να συρρικνωθούν.

Εν τω μεταξύ, ο Μπέκενσταϊν απέδειξε ότι η επιφάνεια μιας μαύρης τρύπας σχετίζεται άμεσα με την εντροπία της (ή τον βαθμό χάους). Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής μας λέει ότι η εντροπία πρέπει πάντα να αυξάνεται: το σύμπαν γίνεται πάντα πιο χαοτικό. Δεδομένου ότι η εντροπία μιας μαύρης τρύπας πρέπει επίσης να αυξάνεται με την πάροδο του χρόνου, μας λέει ότι η επιφάνειά της πρέπει επίσης να αυξάνεται.

Πώς μπορούμε να δοκιμάσουμε αυτές τις ιδέες; Αποδεικνύεται ότι οι συγκρούσεις μεταξύ μαύρων τρυπών είναι το τέλειο εργαλείο. Η ακρίβεια της νέας μέτρησης επιτρέπει στους επιστήμονες να εκτελέσουν την πιο ακριβή δοκιμή του θεωρήματος εμβαδού του Hawking μέχρι σήμερα.

Προηγούμενα πειράματα που χρησιμοποίησαν την αρχική ανίχνευση GW15091 έδειξαν ότι αυτό το σήμα ήταν σύμφωνο με τον νόμο του Hawking, αλλά δεν μπορούσε να επιβεβαιωθεί οριστικά.

Οι μαύρες τρύπες είναι εκπληκτικά απλά αντικείμενα. Η περιοχή του ορίζοντα μιας μαύρης τρύπας εξαρτάται από τη μάζα και την περιστροφή της, τις μόνες παραμέτρους που είναι απαραίτητες για να περιγραφεί μια αστρονομική μαύρη τρύπα. Με τη σειρά τους, η μάζα και η περιστροφή καθορίζουν το σχήμα των βαρυτικών κυμάτων.

Μετρώντας ξεχωριστά τη μάζα και το σπιν των δύο συγκρουόμενων μαύρων τρυπών και συγκρίνοντάς τα με τη μάζα και το σπιν της τελικής μαύρης τρύπας που απομένει μετά τη σύγκρουση, οι επιστήμονες μπόρεσαν να συγκρίνουν την επιφάνεια των δύο συγκρουόμενων μαύρων τρυπών με την επιφάνεια της τελικής μαύρης τρύπας.

Τα δεδομένα δείχνουν εξαιρετική συμφωνία με τις θεωρητικές προβλέψεις ότι η περιοχή θα αυξηθεί, υποστηρίζοντας σθεναρά τον νόμο του Hawking.

Οι μελλοντικές παρατηρήσεις των βαρυτικών κυμάτων θα μας επιτρέψουν να δοκιμάσουμε ακόμη πιο παράξενες επιστημονικές θεωρίες και πιθανώς ακόμη και να εξερευνήσουμε τη φύση των ελλειπουσών συστατικών του σύμπαντος: της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας.

Πηγή: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/phat-hien-mo-ra-ky-nguyen-moi-trong-thien-van-hoc-20250930235223429.htm