WASHINGTON (Reuters) – Fuziunea a două găuri negre este un eveniment de o importanță majoră, care dezvăluie cele mai extreme configurații ale spațiului, timpului și gravitației cunoscute de știință. Cercetătorii au reușit acum să obțină cea mai detaliată observație a unui astfel de fenomen, bazată pe detectarea undelor gravitaționale, adică acele „valuri” în țesătura spațiu-timpului, confirmând astfel teorii fundamentale propuse de mari fizicieni precum Albert Einstein și Stephen Hawking.
Informează-te inteligent numai cu GPINews.live şi TVGPINews.
O coliziune cosmică la 1,3 miliarde de ani-lumină de Pământ
Coliziunea a avut loc la 1,3 miliarde de ani-lumină de Pământ, într-o galaxie aflată dincolo de Calea Lactee.
Evenimentul a implicat două găuri negre:
- una având de 34 de ori masa Soarelui,
- cealaltă având de 32 de ori masa Soarelui.
Acestea au orbitat una în jurul celeilalte la aproape viteza luminii, iar în fracțiuni de secundă s-au contopit, formând o gaură neagră finală cu o masă echivalentă cu 63 de sori, care se rotește cu aproximativ 100 de rotații pe secundă.
Un an-lumină reprezintă distanța parcursă de lumină într-un an:
5,9 trilioane de mile (9,5 trilioane km).
Ce sunt găurile negre și câtă energie a eliberat fuziunea
Găurile negre sunt obiecte extrem de dense, cu o gravitație atât de puternică încât nici măcar lumina nu poate scăpa.
Această fuziune a eliberat o cantitate uriașă de energie, echivalentă cu distrugerea a trei stele de mărimea Soarelui.
Energia s-a propagat sub formă de unde gravitaționale, care au fost detectate pe 14 ianuarie la centrele de cercetare din:
- Hanford, Washington,
- Livingston, Louisiana,
parte din proiectul LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), finanțat de Fundația Națională pentru Știință din SUA.
Detectarea undelor gravitaționale – o tehnologie revoluționară
Această observație vine la un deceniu după prima detectare istorică a undelor gravitaționale, produse tot de fuziunea a două găuri negre.
Îmbunătățirile tehnologice aduse LIGO din 2015 au permis ca acest nou eveniment să fie observat cu o rezoluție de patru ori mai bună decât cea anterioară.
Undele gravitaționale se propagă asemănător valurilor din apă, dar în acest caz, „iazul” este spațiu-timpul – o combinație a celor trei dimensiuni ale spațiului (înălțime, lățime, lungime) cu dimensiunea timpului.
„Datorită lui Albert Einstein, știm că spațiul și timpul sunt interconectate și trebuie privite ca o entitate unică – spațiu-timp.
De exemplu, timpul curge mai încet în apropierea unui obiect masiv, precum o gaură neagră.
Astfel, cineva aflat aproape de o gaură neagră ar îmbătrâni mai lent decât cineva aflat la distanță.”
– Maximiliano Isi, astrofizician la Universitatea Columbia și Flatiron Institute
Cum au analizat cercetătorii semnalul undelor gravitaționale
Cercetătorii au studiat frecvențele undelor gravitaționale pentru a afla detalii despre găurile negre înainte și după fuziune.
Deși aceste frecvențe nu sunt unde sonore, oamenii de știință le-au comparat cu sunetul unui clopot:
- un clopot mare din fier produce un sunet diferit față de unul mic din aluminiu.
- astfel, analiza frecvenței „spune” din ce este făcut clopotul.
Această metodă le-a permis să confirme o teorie esențială a lui Stephen Hawking, care susținea că suprafața totală a orizontului evenimentelor (granița unei găuri negre, dincolo de care nimic nu poate scăpa) nu scade niciodată.
Confirmarea teoriei lui Stephen Hawking
Rezultatele au arătat că gaura neagră finală avea o suprafață mai mare decât totalul celor două găuri negre inițiale:
- înainte de fuziune: ~240.000 km² (93.000 mile²),
- după fuziune: ~400.000 km² (155.000 mile²).
„Este pentru prima dată când am putut măsura acest fenomen cu atâta precizie.
Este o confirmare experimentală directă a unui concept fundamental despre comportamentul găurilor negre.”
– Will Farr, astrofizician la Universitatea Stony Brook și Flatiron Institute
Validarea teoriei relativității a lui Einstein
Observațiile oferă și cea mai directă dovadă de până acum că găurile negre sunt obiectele simple și „curate” descrise de Teoria Generală a Relativității a lui Einstein.
Această teorie susține că gravitația rezultă din curbura spațiu-timpului, provocată de masă și energie.
Rezultatele confirmă că găurile negre pot fi complet înțelese doar pe baza masei și a rotației lor, idee formulată pentru prima dată în 1963 de matematicianul Roy Kerr.
Măsurători extrem de rapide
Semnalul undelor gravitaționale a fost detectat într-un interval extrem de scurt:
- 200 milisecunde – timp în care cele două găuri negre spiralau una către cealaltă,
- 10 milisecunde – semnalul rezultat după fuziunea finală.
„Totul s-a întâmplat incredibil de repede, dar cu ajutorul tehnologiei am reușit să surprindem fiecare detaliu al evenimentului cosmic.”
– Katerina Chatziioannou, astrofizician la Caltech
Această descoperire nu doar că validează teorii fundamentale ale lui Einstein și Hawking, dar deschide noi perspective asupra evoluției universului și a misterelor găurilor negre.
Evenimentul confirmă că undele gravitaționale reprezintă un instrument esențial pentru explorarea universului. Acestea oferă o privire directă asupra fenomenelor cosmice imposibil de observat prin metode tradiționale.
