O noua era in astronomie a inceput odata cu detectarea in premiera a undelor gravitationale si a luminii provenite din ciocnirea si fuziunea cataclismica a doua „cadavre stelare” superdense, cunoscute drept stele neutronice, conform Space.com.
Aceasta descoperire ofera, printre altele, si dovada ca ciocnirile dintre stele neutronice reprezinta principala sursa de aur, platina si alte elemente grele din Univers.
„Superlativele nu reusesc sa descrie aceasta descoperire”, sustine Richard O’Shaughnessy, cercetator in cadrul proiectului pentru observarea undelor gravitationale LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory). „Astronomia nu se va mai face la fel de acum inainte. Este fantastic”, a adaugat el pentru Space.com.
Undele gravitationale sunt niste vibratii ale continuului spatiu-timp care se propaga cu viteza luminii prin Univers, conform lui Albert Einstein, care a fost convins ca nu va fi niciodata posibila masurarea acestor unde. La fel ca si lumina, gravitatia se propaga prin spatiu sub forma de unde, insa nu este o radiatie. in cazul gravitatiei, spatiul insusi este distorsionat, fiind intins si strâns de undele gravitationale.
Aceste unde au fost detectate in premiera in septembrie 2015, când LIGO a surprins undele rezultate din ciocnirea si fuziunea a doua gauri negre de masa medie. Co-fondatorii proiectului LIGO, Rainer Weiss, Barry C. Barish si Kip S Thorne si-au impartit in acest an premiul Nobel pentru Fizica.
Aceasta prima detectare a unor unde gravitationale a fost urmata la scurt timp de alte trei observatii, toate fiind originate in procesul de ciocnire intre gauri negre.
Cea de-a cincea detectie a unor unde gravitationale — ce a fost anuntata luni, 16 octombrie — este insa ceva cu totul nou. La 17 august 2017 cele doua detectoare ale observatorului LIGO, ce sunt localizate in Louisiana si respectiv Washington, au inregistrat un semnal care a durat aproximativ 100 de secunde — cu mult mai mult decât inregistrarile care au durat fractiuni de secunda in cazul coliziunilor dintre gauri negre.
„Aproape imediat ne-am gândit ca este probabil ca de aceasta data sursa sa fie o pereche de stele neutronice, adica exact ceea ce ne doream foarte mult sa surprindem si observatia pe care am promis lumii intregi ca o vom face”, a declarat David Shoemaker, reprezentant al LIGO Scientific Collaboration.
si intr-adevar, calculele realizate de echipa LIGO au indicat faptul ca undele detectate luni au fost produse in urma coliziunii dintre doua corpuri cu mase intre 1,1 si 1,6 mase solare — adica cel mai probabil niste stele neutronice. Spre deosebire de aceste cadavre stelare ultradense, gaurile negre a caror coliziune a produs undele gravitationale detectate anterior aveau câteva zeci de mase solare.
O stea neutronica, ramasita unui colaps gravitational produs in urma unei explozii in stadiul de supernova, este unul dintre cele mai exotice obiecte din Univers. „O stea neutronica este cel mai apropiat obiect de o gaura neagra, fara sa fie o gaura neagra”, conform definitiei anecdotice incercate de astrofizicianul Tony Piro, de la Observatories of the Carnegie Institution for Science din Pasadena, California. „O singura lingurita din materia unei stele neutronice cântareste cât muntele Everest”, a adaugat el.
Munca de echipa
Observatorul de unde gravitationale VIRGO, aflat in Italia, in apropiere de Pisa, a detectat de asemenea, la 17 august, undele gravitationale rezultate in urma coliziunii stelelor neutronice, eveniment denumit GW170817. Mai mult decât atât, Telescopul Spatial Fermi Gamma-ray, apartinând NASA, a detectat o explozie de radiatii gamma — cea mai energetica forma a luminii — in aproximativ acelasi timp si provenind din aceeasi directie din spatiu.
Analiza informatiilor din toate aceste surse a dus la identificarea sursei semnalului intr-o mica regiune de pe cerul austral. Echipele care au realizat descoperirea au transmis informatiile privind locatia colegilor din intreaga lume, solicitându-le sa indrepte spre aceasta zona a cerului toate instrumentele de observatie de care dispun, fie ca este vorba de telescoape terestre sau spatiale.
Aceasta munca de echipa a dat rapid rezultate. La doar câteva ore dupa detectarea undelor gravitationale, Piro si colegii sai au observat sursa de lumina in spectrul vizibil care corespundea acestui fenomen, plasata la aproximativ 130 de milioane de ani lumina de Pamânt, prin intermediul unui telescop de la Observatorul Las Campanas din Chile.
„Am vazut o sursa albastru-stralucitoare de lumina intr-o galaxie din vecinatate — este pentru prima oara când sunt observate ramasitele stralucitoare ale unui fenomen de fuziune a doua stele neutronice”, a sustinut si Josh Simon, de la Observatoarele Carnegie.
Apoi, aproximativ o ora mai târziu, cercetatorii care folosesc telescopul Gemini South, tot din Chile, au identificat aceeasi sursa a undelor gravitationale in spectrul infrarosu al luminii. Alte echipe au studiat de asemenea acest fenomen pe diferite frecvente ale spectrului electromagnetic, de la unde radio la raze X.
Astfel cercetatorii au ajuns la concluzia ca o parte din lumina observata in spectrul vizibil este de fapt stralucirea radioactiva a unor elemente grele, asa cum este aurul si uraniul, care au fost produse in momentul coliziunii dintre cele doua stele neutronice. Aceasta descoperire este la rândul sau foarte importanta pentru ca oamenii de stiinta stiau cu certitudine doar originea elementelor chimice mai usoare — hidrogenul si heliul provin din Big Bang, iar celelalte elemente pâna la fier sunt create prin fuziune nucleara in interiorul stelelor — insa originea elementelor mai grele decât fierul nu era bine inteleasa.
„Am demonstrat ca elementele cele mai grele din Tabloul periodic, ale caror origini erau invaluite de mister pâna azi, provin din fuziunea stelelor neutronice”, a explicat si Edo Berger, de la Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) din Cambridge, Massachusetts. Berger coordoneaza o echipa de cercetatori care a studiat acest fenomen prin intermediul Dark Energy Camera de la Cerro Tololo Inter-American Observatory, din Chile. „Fiecare astfel de ciocnire si fuziune poate produce mai mult decât greutatea Pamântului in metale pretioase asa cum este aurul sau platina dar si alte elemente rare pe care le gasim in telefoanele noastre smart”, a adaugat el.
Conform cercetatorilor, evenimentul denumit GW170817, a produs o cantitate de aur si uraniu echivalenta cu cel putin 10 mase terestre.
Doar inceputul
Analiza fenomenului GW170817 a a dus si la alte descoperiri importante. Spre exemplu, cercetatorii au putut confirma ca undele gravitationale se deplaseaza, intr-adevar, cu viteza luminii, asa cum sustinea teoria. in plus, oamenii de stiinta stiu acum mai multe lucruri despre stelele neutronice.
Iar analiza fenomenului GW170817 este doar inceputul. Spre exemplu, astfel de observatii realizate prin multiple medii ofera oportunitatea calibrarii distantelor catre diferite obiecte ceresti, conform lui Avi Loeb, astronom la Universitatea Harvard.
Astfel de masuratori ar putea, teoretic, sa-i ajute pe cercetatori sa masoare rata de expansiune a Universului. Estimari ale acestei valori, cunoscute drept Constanta Hubble, variaza in functie de modul in care au fost calculate — pornind de la fenomene de supernova sau de la radiatia cosmica de fond (lumina „fosila” provenita din explozia primordiala, Big Bang), conform lui Loeb.
„Iata o alta cale care a fost inchisa si iata ca s-a deschis in fata noastra”, a adaugat el pentru Space.com.
si multe alte astfel de drumuri ar putea fi deschise in curând, conform lui O’Shaughnessy. „Este doar inceputul, iar acesta este cel mai important lucru dintre toate”, a spus O’Shaughnessy despre noua descoperire.
Sursa: Agerpres
