Discovery deschide o nouă eră în astronomie

(Dan Tri) - Acum zece ani, oamenii de știință au auzit sunetul universului pentru prima dată. Această descoperire a dovedit o predicție importantă a lui Einstein și a deschis o nouă eră a astronomiei.

Stânga: Fizicianul Albert Einstein, dreapta: Dl. Carl Knox - Specialist în Tehnologie Creativă și Vizualizare Științifică , Universitatea de Tehnologie Swinburne, Australia.

Aceea a fost prima descoperire a undelor gravitaționale. A dovedit o predicție cheie a teoriei generale a relativității a lui Einstein. Acum, o nouă descoperire a undelor gravitaționale a confirmat o teorie a lui Stephen Hawking - un alt „gigant” în domeniul astronomiei.

Ce sunt undele gravitaționale?

Undele gravitaționale sunt „ondulații” în structura spațiu-timpului care se deplasează cu viteza luminii. Sunt create de obiecte masive care sunt accelerate extrem de rapid, cum ar fi găurile negre care se ciocnesc sau fuziunea unor rămășițe stelare masive numite stele neutronice.

Aceste ondulații care se propagă prin univers au fost observate direct pentru prima dată pe 14 septembrie 2015, de către doi detectori ai Observatorului de Unde Gravitaționale cu Interferometru Laser (LIGO) din SUA.

Primul semnal, numit GW150914, a provenit de la coliziunea a două găuri negre, fiecare având o masă de peste 30 de ori mai mare decât cea a Soarelui și aflate la o distanță de peste un miliard de ani-lumină de Pământ.

Aceasta a fost prima dovadă directă a existenței undelor gravitaționale, așa cum fusese prezisă de teoria relativității a lui Einstein cu 100 de ani mai devreme. Pentru această descoperire, trei oameni de știință, Rainer Weiss, Barry Barish și Kip Thorne, au primit Premiul Nobel pentru Fizică în 2017.

Simularea arată undele gravitaționale create de două găuri negre care orbitează una în jurul celeilalte ( Video : MPI).

Sute de semnale în mai puțin de un deceniu

Din 2015, peste 300 de unde gravitaționale au fost observate de LIGO, împreună cu detectorii italian Virgo și japonez KAGRA.

În urmă cu doar câteva săptămâni, colaborarea internațională LIGO/Virgo/KAGRA a anunțat cele mai recente rezultate ale celei de-a patra observații, care a dublat cu mult numărul de unde gravitaționale cunoscute.

La zece ani de la prima descoperire, o colaborare internațională, la care participă oameni de știință australieni de la Centrul pentru Descoperirea Undelor Gravitaționale (OzGrav) al Consiliului Australian de Cercetare, a anunțat recent un nou semnal de undă gravitațională, GW250114.

Acest semnal este o copie aproape perfectă a primului semnal de undă gravitațională, codificat GW150914.

Unda gravitațională observată GW250114 (LVK 2025). Datele observaționale sunt afișate în gri deschis. Curba albastră netedă reprezintă modelul teoretic de formă de undă cu cea mai bună ajustare, care prezintă o concordanță excelentă cu semnalul observat.

Coliziunea găurii negre care a produs GW250114 are proprietăți fizice foarte similare cu GW150914. Cu toate acestea, datorită îmbunătățirilor semnificative ale detectorilor de unde gravitaționale din ultimul deceniu, noul semnal a fost observat mult mai clar (de aproape patru ori mai puternic decât GW150914).

Ceea ce este interesant este că ne permite să testăm ideile unui alt fizician pionier. Acesta este Stephen Hawking.

Și Hawking a avut dreptate.

În urmă cu mai bine de 50 de ani, fizicienii Stephen Hawking și Jacob Bekenstein au formulat un set de legi care descriu găurile negre.

A doua lege a lui Hawking a mecanicii găurilor negre, cunoscută și sub numele de teorema ariei lui Hawking, afirmă că aria orizontului evenimentelor unei găuri negre trebuie să crească întotdeauna. Cu alte cuvinte, găurile negre nu se pot prăbuși.

Între timp, Bekenstein a arătat că aria unei găuri negre este direct legată de entropia (sau dezordinea) sa. A doua lege a termodinamicii ne spune că entropia trebuie să crească mereu: universul devine mereu mai dezordonat. Întrucât entropia unei găuri negre trebuie să crească și ea în timp, acest lucru ne spune că și aria sa trebuie să crească.

Cum putem testa aceste idei? Se pare că coliziunile dintre găurile negre sunt instrumentul perfect. Precizia noii măsurători permite oamenilor de știință să efectueze cel mai precis test al teoremei ariei lui Hawking de până acum.

Experimentele anterioare care au folosit prima detectare, GW15091, au sugerat că semnalul era în concordanță cu legea lui Hawking, dar nu au putut confirma acest lucru cu certitudine.

Găurile negre sunt obiecte surprinzător de simple. Aria orizontului unei găuri negre depinde de masa și rotația sa, singurii parametri necesari pentru a descrie o gaură neagră astronomică. La rândul lor, masa și rotația determină forma undelor gravitaționale.

Măsurând separat masele și spinurile perechii de găuri negre incidente și comparându-le cu masa și spinul găurii negre finale rămase după coliziune, oamenii de știință au reușit să compare aria celor două găuri negre individuale care au intrat în coliziune cu aria găurii negre finale.

Datele arată o concordanță excelentă cu predicția teoretică conform căreia suprafața ar trebui să crească, susținând puternic legea lui Hawking.

Observațiile viitoare ale undelor gravitaționale ne vor permite să testăm teorii științifice mai exotice și poate chiar să investigăm natura componentelor lipsă ale universului, materia întunecată și energia întunecată.

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