Astronomi su došli do revolucionarnog otkrića tako što su prvi put "čuli" vibracije snažnih gravitacijskih valova koje proizvode sudari crnih rupa, koji odjekuju cijelim svemirom. Ti valovi, koji uključuju neke koji se polako kreću dok prolaze kroz našu galaksiju, javljaju se na različitim frekvencijama i osciliraju desetljećima. Ovo otkriće ima potencijal poboljšati znanstveno razumijevanje kozmičkih fenomena kao što su supermasivne crne rupe, kao i učestalost spajanja galaksija.
Pulsari kao ključan "mjerni instrument"
Gravitacijske valove prvi put je predvidio Albert Einstein 1916. godine, a riječ je o poremećajima u tkivu prostor-vremena, koji su definitivno otkriveni tek 2015. godine, odnosno čitavo stoljeće kasnije. Astronomi su otkrili te valove unutar naše galaksije promatrajući pulsare, guste ostatke masivnih zvijezda koje su postale supernova. Pulsari djeluju kao zvjezdani svjetionici, vrte se brzo i emitiraju zrake radiovalova koji izgledaju kao da pulsiraju kada se promatraju zemaljskim teleskopima. Pulsari se mogu okretati stotine puta u sekundi, a njihovi stabilni pulsovi čine ih pouzdanim kozmičkim mjeračima vremena.
Kada gravitacijski valovi prolaze između Zemlje i pulsara, oni poremete vrijeme njegovih radiovalova. Prema Einsteinovoj teoriji, gravitacijski valovi rastežu i sabijaju prostor dok se šire kroz svemir, utječući na putovanje radiovalova. Posljedično, neki impulsi dosežu Zemlju nešto ranije ili kasnije od očekivanog, pružajući dokaz o prisutnosti gravitacijskih valova.
Više od 190 znanstvenika iz čitavog svijeta sudjelovalo je u suradnji Sjevernoameričkog nanohercnog opservatorija za gravitacijske valove (NANOGrav) vezanoj za istraživanja frekvencija gravitacijskih valova. U rasponu od 15 godina pratili su radiovalove iz više od 60 pulsara pomoću tri velika radioteleskopa: zvjezdarnice Arecibo u Puerto Ricu, teleskopa Green Bank u Zapadnoj Virginiji i Very Large Array u Novom Meksiku. Sada su njihova otkrića objavljena u časopisu The Astrophysical Journal Letters.
Najjači dosad zabilježeni, nose milijun puta više energije od bilo kojeg drugog kozmičkog događaja
Novootkriveni gravitacijski valovi najjači su ikada zabilježeni i vjerojatno su generirani sudarima između supermasivnih crnih rupa. Ovi valovi nose otprilike milijun puta više energije od pojedinačnih događaja koji su rezultat spajanja crnih rupa ili neutronskih zvijezda, a koji su otkriveni posljednjih godina.
To je poput zbora, sa svim tim supermasivnim parovima crnih rupa koji se javljaju na različitim frekvencijama. Ovo je prvi ikada dokaz o pozadini gravitacijskih valova. Otvorili smo novi prozor za promatranje svemira, rekla je u izjavi koautorica studije i znanstvenica NANOGrava Chiara Mingarelli, asistentica profesora fizike na Sveučilištu Yale.
Dok gravitacijski valovi putuju brzinom svjetlosti, astronomi su shvatili da bi za porast i pad jednog vala mogle proći godine ili čak desetljeća zbog efekta valova u prostor-vremenu. To je potaknulo dr. Scotta Ransoma, astronoma iz Nacionalnog radioastronomskog opservatorija, da komentira kako znanstvenici u biti koriste detektor gravitacijskih valova veličine galaksije, koji je sastavljen od pulsara, što je zapanjujuće.
Koristimo detektor gravitacijskih valova veličine galaksije koji je sastavljen od egzotičnih zvijezda (pulsara), što me jednostavno zapanjuje. Raniji podaci govorili su nam da nešto čujemo, ali nismo znali što. Sada znamo da je to glazba koja dolazi iz gravitacijskog svemira. Dok budemo slušali, vjerojatno ćemo moći odabrati note iz instrumenata koji sviraju u tom kozmičkom orkestru. Kombinacija tih rezultata gravitacijskih valova sa studijama strukture i evolucije galaksija revolucionizirat će naše razumijevanje povijesti našeg svemira, objasnio je Ransom.
Snažni dokazi
Znanstvenici vjeruju da su primarni izvor pozadine gravitacijskih valova supermasivne crne rupe. Ti kolosalni kozmički entiteti borave u jezgrama većine velikih galaksija. Kada se galaksije spoje, njihove crne rupe na kraju počnu kružiti jedna oko druge, postupno se približavajući sudaru. Nakon sudara valovi se šire prema van iz galaksije domaćina i na kraju dosežu i našu galaksiju. Procjenjuje se da u svemiru postoje stotine tisuća ili čak milijuni parova supermasivnih crnih rupa.
Znanstvenici primjećuju da je u prošlosti postojala zabrinutost da će supermasivne crne rupe u binarnim sustavima kružiti jedna oko druge neograničeno dugo, nikad se ne približivši dovoljno da generiraju signal poput ovog otkrivenog. Međutim, snažni dokazi sada podupiru postojanje mnogih iznimno masivnih parova crnih rupa koji kruže u bliskoj orbiti. Jednom kada ove crne rupe dođu u domet vremenskih nizova pulsara spajaju se unutar nekoliko milijuna godina bez ikakvih prepreka.
Oprezno "ali"
Autori studije priznaju da, iako su supermasivne crne rupe vjerojatni izvor pozadine gravitacijskih valova, nije nemoguće da postoji i drugo podrijetlo, baš kao što su predložena alternativna objašnjenja za podrijetlo svemira. Buduća istraživanja usredotočit će se na izoliranje pojedinačnih izvora gravitacijskih valova kako bi se utvrdilo njihovo specifično podrijetlo.
Dvostruko glasnije od očekivanog
Mingarelli kaže da je bila iznenađena glasnoćom pozadine gravitacijskih valova, navodeći da ona premašuje gornje granice njihovih modela temeljene isključivo na supermasivnim crnim rupama. Naglasila je da je ovo otkriće tek početak i da sve tek slijedi.
Pozadina gravitacijskih valova otprilike je dvostruko glasnija od onoga što sam očekivala. To je stvarno na gornjoj granici onoga što naši modeli mogu stvoriti samo od supermasivnih crnih rupa. Ono što je sljedeće je sve. Ovo je tek početak, objasnila je.
Nadalje, znanstvenici iz Europe, Indije, Kine i Australije također su izvijestili o sličnim nalazima, koji su objavljeni istovremeno. Kombinacija podataka iz NANOGrava s podacima međunarodnih suradnika pružit će sveobuhvatnije razumijevanje pozadine gravitacijskih valova, nudeći uvid u tajne našeg svemira.
Izvor: CNN
