Tkivo kozmosa se stalno uskomešava i gužva svuda oko nas. Kažu to međunarodni timovi znanstvenika koji su, svaki zasebno, pronašli uvjerljive dokaze za dugo teoretizirane prostorno-vemenske valove.
Tvrdnja da su teleskopi diljem planeta vidjeli znakove ‘pozadine gravitacijskih valova‘ izazvala je uzbuđenje kod astrofizičara. Čini se da ovo otkriće potvrđuje zapanjujuću implikaciju Eisteinove opće teorije relativnosti, koja je do sada bila previše suptilna da bi se otkrila, piše The Washington Post.
U Eisteinovoj teoriji prostor nije spokojno prazan, a vrijeme ne teče samo glatko unaprijed. Umjesto toga, moćne gravitacijske interakcije masivnih objekata, uključujući i supermasivne crne rupe, redovito mreškaju tkivo prostora i vremena. Svemir tako izgleda kao uzburkano more, uzburkano nasilnim događajima koji su se dogodili u proteklih više od 13 milijardi godina.
Pozadina gravitacijskih valova, kako su to opisali astrofizičari, ne radi nikakvu promjenu na svakodnevno ljudsko postojanje, no nudi potencijalni uvid u fizičku stvarnost u kojoj svi živimo.
- Mjerimo kako se Zemlja na neki način kreće u ovom moru. Ljulja se okolo, i to ne samo da se njiše gore-dolje, njiše se u svim smjerovima, kaže Michael Lam, astrofizičar s Instituta SETI. Tim NANOGrava je objavio nalaze u pet radova koji su objavljeni u srijedu u časopisu Astrophysical Journal Letters.
Timovi u Europi, Indiji, Australiji i Kini također su promatrali taj fenomen i planirali objaviti svoje studije u isto vrijeme. Istodobno objavljivanje radova konkurentnih timova koji koriste sličnu metodologiju došlo je tek nakon određene znanstvene diplomacije koja je osigurala da niti jedna skupina ne pokuša potkupiti ostatak astrofizičke zajednice.
- Posljednjih 15 godina je naša misija bila pronaći tiho zujanje gravitacijskih valova koji odzvanjaju cijelim svemirom i prolaze kroz našu galaksiju kako bi na mjerljiv način iskrivili prostor-vrijeme, rekao je tephen Taylor sa Sveučilišta Vanderbilt.
- Jako smo sretni što možemo objaviti da se naš naporan rad isplatio, dodao je.
Ovo se otkriće nadovezuje na prijašnja otkrića u svemiru koja su nevidljiva golim okom - pulsare. Pulsar je vrsta neutronske zvijezde, uktragustog ostatka mrtve zvijezde. Naziva se pulsar jer se vrti brzo, stotinama okretaja u sekundi, i emitira radio valove u ravnomjernom pulsu. Pulsari su otkriveni tek 1960-ih, nedugo nakon izuma velikih radio-teleskopa.
NANOGrac je prikupio podatke od 68 pulsara pomoću teleskopa Green Bank u ruralnoj Zapadnoj Virginiji te 27 teleskopa u Novom Meksiku te sada nefunkcionalnog opservatorija u Puerto Ricu.
Pulsevi tih objekata dopiru do teleskopa na Zemlji na tako predvidljivim frekvencijama da služe kao kozmički satovi, gotovo jednako precizni kao današnji najnapredniji atomski satovi, rekla je astrofizičarka s Yalea i članica NANOGrav tima Chiara Mingarelli.
Teoretičari su vjerovali da niskofrekventni gravitacijski valovi mogu spriječiti dolazak pulsarskih signala. Takvi valovi mogu imati vrhove odvojene godinama, zbog čega je potraga za suptilnim valovima u moru prostor-vremena zahtijevala strpljenje. Odstupanje u podacima pulsara je toliko malo da je bilo potrebno 15 godina promatranja da se dođe do čvrstih dokaza o tim gravitacijskim valovima, kaže Mingarelli.
Bilo je potrebno više vremena da se znanstvenici uvjere da je signal stvaran, a ne samo šum.
Postojanje gravitacijskih valova nije sporno. 2016. godine su znanstvenici objavili da je njihov eksperiment koji je trajao četiri desetljeća, nazvan LIGO, otkrio valove od spajanja dviju crnih rupa.
Većina galaksija ima supermasivne crne rupe u središnjem području ili blizu njega. One obično imaju ekvivalentnu masu milijuna ili čak milijardi sunca. Nasuprot tome, crne rupe ‘zvjezdane mase‘ su zvjezdice, s masama sličnima 10, 20 ili 30 sunca.
Galaksije se rijetko sudaraju, no svemir je golem i postoji mnogo milijardi galaksija koje su imale dovoljno vremena da odlebde jedna u drugu. Tijekom galaktičkog susreta supermasivne crne rupe u jezgrada dviju galaksija izvedu gravitacijski ples, a mogu kružiti jedna oko druge milijunima godina. Takvo uparivanje je poznato kao supermasivna binarna crna rupa.
Takav vrtložni ples remeti tkivo prostor-vremena dovoljno da generira gravitacijske valove vrlo niske frekvencije koji putuju svemirom brzinom svjetlosti, kažu znanstvenici. S vremenom energija curi, a supermasivne crne rupe se približavaju jedna drugoj, a njihovo orbitalno razdoblje se skraćuje na samo nekoliko desetljeća. U tom trenutku valne duljine počinju dosezati frekvencije koje NANOGrav može detektirati.
Bez obzira na izvor signala, najava pozadine gravitacijskih valova predstavlja prekretnicu u embrionalnom polju astronomije gravitacijskih valova.
Idući je cilj uparivanje specifičnih valova s potencijalnim binarnim elementima supermasivnih crnih rupa otkrivenih u tradicionalnoj astronomiji. Znanstvenici bi tako mogli reći točno s kojeg mjesta dolaze valovi, dok su do sada mogli samo potvrditi da su valove uhvatili.
Ovaj bi rad trebao ponuditi dublji uvid u načine na koje se galaksije formiraju i razvijaju. Mogla bi se čak otkriti i nova grana fizike koja bi promijenila naše temeljno razumijevanje kozmosa. Znanstvenici kažu da bi to trebalo biti stvarno uzbudljivo.