A fost un moment, doar un moment, când toată lumea părea să ia o pauză de la a vorbi despre războaie și politică și să privească spre cer. La 11 februarie 2016, marile știri au raportat că, pentru prima dată, omenirea a detectat valuri gravitaționale care treceau de Pământ din spațiul exterior cel mai adânc, un fenomen extrem de subtil, dar profund profi, prevăzut pentru prima dată de Albert Einstein în 1916. Valurile proveneau din două găuri negre care a intrat în coliziune cu 1, 3 miliarde de ani în urmă, un impact cosmic care a generat de zece ori mai multă putere decât puterea de lumină a tuturor stelelor din universul observabil combinat. Dar undele gravitaționale pe care le-a creat s-au estompat într-o simplă șerpuire, în timp ce se încolăceau prin spațiu și timp. Nici un instrument nu a fost în măsură să le detecteze - până acum.
Din această poveste
Black Hole Blues și alte melodii din spațiul exterior
A cumparaContinut Asemanator
- Oamenii de știință ascultă încă două găuri negre străvechi
Deși realizarea a fost posibilă de peste 1.000 de oameni de știință și ingineri care au lucrat timp de zeci de ani, principalii mutați au fost Kip Thorne, Ronald Drever și Barry Barish, toți din Caltech; și Rainer Weiss din MIT. Pentru a-și capta cariera imposibil de minusculă, au implementat un detector deosebit de vast, 620 milioane USD Interferometru Laser Gravitational-Wave Observatory, sau LIGO, care are o parte în Louisiana și alta în statul Washington.
Thorne a făcut campanii pentru acest proiect pe tot parcursul anilor '80 -'90, într-o serie de conferințe cu profil înalt din întreaga lume. Lanky și bărbos, el era deja o legendă în astrofizică - un teoretician cu o viziune atât de expansivă încât mai târziu ar fi ajutat la crearea de filme hollywoodiene precum Interstellar . Când și-a început cariera, mulți fizicieni au crezut că în sine valurile gravitaționale sunt science fiction, în ciuda prezicerii lui Einstein. Într-o pauză accentuată de fizica newtoniană, teoria generală a relativității lui Einstein a sugerat că gravitația a generat onduleuri nedetectate anterior care se deplasau prin spațiu-timp într-o manieră asemănătoare cu sunetul.
Măsurarea acestor valuri, însă, părea aproape imposibilă. În comparație cu alte forțe, gravitația este extrem de slabă. Forța electromagnetică dintre doi electroni este 10 40 (mai mult de un trilion de ori un trilion de ori un trilion) mai puternică decât atracția lor gravitațională. Înregistrarea unei unde gravitaționale ar necesita obiecte extrem de masive și instrumente sensibile inimaginabil.
Totuși, Thorne spune că cred că valurile gravitaționale au existat până când a început doctoratul în 1962. De-a lungul anilor 1970, majoritatea altor oameni de știință au ajuns să fie de acord cu el, convinși de modele matematice etanșe și experimente de gândire. Muzica era acolo. Pur și simplu nu o auziseră încă.
LIGO, construit la mijlocul anilor ’90 și activat pentru prima dată în 2002, a fost proiectat să fie delicat sensibil la acele triluri minuscule. Observatorul a cuprins doi detectori uriași în formă de L situate la 1.865 de mile între ele. Distanța dintre ele și locația de la distanță a celor două site-uri ar împiedica cele două instrumente să obțină interferențe din același tremor pământesc sau camionul care trece. Fiecare detector era format din două brațe de 2, 5 mile cu un laser la joncțiune, împărțite în două grinzi și oglinzi pe fiecare capăt. Când o undă gravitațională a trecut prin tuburi, oamenii de știință au prezis că va distruge spațiul-timp doar puțin - aproximativ o zecime de mii de diametre a unui proton. Această distorsiune minusculă ar fi suficientă pentru a schimba lungimea tuburilor și a face ca laserul să strălucească pe detectoare.
Nota editorului, 28 februarie 2017: Acest articol se referea inițial la „tragerea” electromagnetică între doi electroni, dar „forța” este un cuvânt mai bun pentru a-l descrie.
Abonați-vă la revista Smithsonian acum pentru doar 12 dolari
Acest articol este o selecție din numărul din decembrie al revistei Smithsonian
A cumparaRunda inițială a experimentelor LIGO în urmă cu mai bine de un deceniu nu a reușit să preia un semnal. Însă, într-o mare dublare a pariului lor inițial, cercetătorii au convins Fundația Națională de Știință să cheltuiască încă 200 de milioane de dolari pentru actualizarea LIGO, iar până în 2015 lucrarea a fost finalizată. Echipa de cercetare a inclus acum peste 1.000 de oameni de știință din 90 de instituții din întreaga lume. Așteptările erau copleșitoare. În luna august a anului trecut, Weiss i-a spus lui Janna Levin - un astrofizician din Columbia care scria o carte despre LIGO numită Black Hole Blues și alte cântece din spațiul exterior - „Dacă nu detectăm găuri negre, acest lucru este un eșec.”
Luni, 14 septembrie 2015, un val gravitațional a venit de undeva adânc pe cerul sudic. Acesta a pus ping instrumentul în Louisiana, înainte de a face o croazieră pe teritoriul Statelor Unite pentru a face ping instrumentul în statul Washington mai târziu șapte milisecunde. La ora 5:51, echipamentele LIGO au înregistrat în cele din urmă acel ciripit minunat.
După cum a spus Levin, marea realizare a lui LIGO a fost că a adăugat o coloană sonoră la ceea ce fusese anterior un film mut. Nouăzeci și cinci la sută din univers este întunecat, ceea ce înseamnă că este dincolo de măsurarea celor mai avansate telescoape și dispozitive radar. Acea undă gravitațională slabă le-a permis oamenilor de știință să detecteze pentru prima dată o pereche de găuri negre - și au fost mult mai mari decât se așteptau. Unul a fost de 29 de ori masa și celălalt de 35 de ori masa Soarelui.
Când Thorne și Weiss au văzut prima oară jurnalele, s-au îngrijorat că hackerii au introdus date corupte în jurnalele de bord. (Drever nu a putut împărtăși răspunsul său: S-a căzut rău de-a lungul anilor și s-a aflat într-o casă de îngrijire din Scoția natală.) Au fost nevoie de săptămâni de anchetă înainte ca oamenii de știință să ajungă la bun sfârșit.
Pe 26 decembrie 2015, LIGO a înregistrat valuri gravitaționale dintr-o altă fuziune a găurilor negre. Cercetătorii continuă să lucreze bine la reglarea instrumentelor, despre care spun că vor îmbunătăți doar măsurând distanțele cosmice îndepărtate.
Detectarea găurilor negre, deși cu adevărat de moment, este doar începutul. Din ce în ce mai mult vom descoperi cât de mult nu știm. Aceasta este adevărata emoție pentru Thorne, Weiss și colegii lor. Ce se întâmplă dacă materia întunecată se transformă în gravitate în moduri pe care nimeni nu le-a luat în considerare? Dacă vom ridica valuri gravitaționale chiar după Big Bang, ce ne va învăța asta despre natura universului? Datorită LIGO, putem începe acum să auzim compozițiile fascinante răsunând între stele, muzica încă necunoscută a ceea ce mai există acolo
„Au oferit omenirii un mod complet nou de a privi universul”. Stephen Hawking, felicită Kip Thorne, Rainer Weiss, Barry Barish și Ronald Drever, primii oameni de știință care au detectat undele gravitaționale, la revista Smithsonian American Ingenuity Awards din 2016. În acest an, geniile din spatele LIGO au anunțat că au găsit în cele din urmă ceea ce Albert Einstein a prezis cu un secol în urmă.
