Μέσω τέτοιων σημάτων «GRADAR» θα μπορούσαν να εντοπιστούν φυσαλίδες σκοτεινής ύλης ή πολύ μακρινά αστέρια νετρονίων
Αν τα ραδιοκύματα μας δίνουν το radar ενώ τα ηχητικά το sonar, τότε τι μας δίνουν τα βαρυτικά κύματα;
Η απάντηση θα μπορούσε να είναι το «GRADAR» -ένα “ραντάρ” βαρυτικών κυμάτων- μια πιθανή μελλοντική τεχνολογία η οποία θα μπορούσε να χαρτογραφήσει το αόρατο σύμπαν μέσω των αντανακλάσεων των βαρυτικών κυμάτων, λένε οι ερευνητές σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο Physical Review Letters. Αναζητώντας αυτά τα σήματα, οι επιστήμονες μπορεί να είναι σε θέση να εντοπίσουν σκοτεινή ύλη ή αμυδρά, εξωτικά αστέρια και να πάρουν πληροφορίες για το εσωτερικό τους.
Οι αστρονόμοι τακτικά χρησιμοποιούν τα βαρυτικά κύματα -κυματισμούς που ταξιδεύουν στον ιστό του χωροχρόνου, που εντοπίστηκαν για πρώτη φορά το 2015- για να παρακολουθήσουν κατακλυσμικά γεγονότα που είναι δύσκολο να μελετηθούν μόνο με το φως, όπως η συγχώνευση δύο μελανών οπών.
Όμως, οι φυσικοί γνωρίζουν μία επίσης -φαινομενικά άχρηστη- ιδιότητα των βαρυτικών κυμάτων: Μπορούν να αλλάξουν πορεία. Η θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν λέει ότι ο χωροχρόνος παραμορφώνεται από την ύλη και ότι κάθε κύμα που περνά μέσα από αυτές τις παραμορφώσεις θα αλλάξει πορεία. Ως αποτέλεσμα, όταν μία πηγή εκπέμπει βαρυτικά κύματα, ένα μέρος αυτών φθάνει κατευθείαν στη Γη, ενώ κάποια άλλα μπορεί να φτάσουν αργότερα – σαν ηχώ – αφού ακολουθήσουν μακρύτερα μονοπάτια τα οποία κάμπτονται γύρω από ένα αστέρι ή οτιδήποτε άλλο βαρύ.
Οι επιστήμονες θεωρούσαν ότι αυτά τα καθυστερημένα σήματα, που ονομάζονται βαρυτικές λάμψεις (gravitational glints), θα ήταν μάλλον πολύ αδύναμα για να ανιχνευθούν. Αλλά οι φυσικοί Craig Copi και Glenn Starkman του Πανεπιστημίου Case Western Reserve στο Κλίβελαντ του Οχάιο, έκαναν ένα άλμα: Εργαζόμενοι επάνω στην θεωρία του Αϊνστάιν, υπολόγισαν πόσο ισχυρό θα ήταν ένα σήμα στην περίπτωση όπου τα κύματα σκεδάζονται από το βαρυτικό πεδίο στο εσωτερικό ενός αστέρα.
«Το συγκλονιστικό είναι ότι φαίνεται να να καταλήγουμε σε πολύ μεγαλύτερη τιμή από αυτή που θα περιμέναμε», λέει ο Copi. «Είναι κάτι που εξακολουθούμε να προσπαθούμε να καταλάβουμε. Σε τι οφείλεται, ακόμα και το αν μπορεί να θεωρηθεί ρεαλιστικό, καθώς φαίνεται πολύ καλό για να είναι αληθινό».
Εάν δύνανται οι βαρυτικές λάμψεις να είναι τόσο ισχυρές, οι αστρονόμοι θα μπορούσαν να τις χρησιμοποιήσουν για να ανιχνεύσουν το εσωτερικό των αστεριών, δηλώνουν τα μέλη ομάδας. Οι ερευνητές θα μπορούσαν ακόμη να αναζητήσουν στο διάστημα σώματα με μεγάλη μάζα, τα οποία διαφορετικά θα ήταν αδύνατο να ανιχνευθούν, όπως φυσαλίδες σκοτεινής ύλης ή μοναχικά αστέρια νετρονίων στην άλλη πλευρά του παρατηρήσιμου σύμπαντος.
«Ωστόσο, υπάρχουν ακόμα λόγοι για τους οποίους πρέπει να είμαστε προσεκτικοί. Εάν αυτό το φαινόμενο αντέξει κάτω από έναν πιο λεπτομερή επιστημονικό έλεγχο», λέει ο Fishbach, «οι επιστήμονες θα πρέπει να το καταλάβουν καλύτερα προτού μπορέσουν να το χρησιμοποιήσουν – και αυτό πιθανότατα θα είναι δύσκολο.»
«Είναι ένας πολύ δύσκολος υπολογισμός», λέει ο Copi.
Όμως παρόμοιες προκλήσεις έχουν ξεπεραστεί στο παρελθόν. «Ολόκληρη η ιστορία της ανίχνευσης βαρυτικών κυμάτων ήταν κάπως έτσι», λέει η Maya Fishbach, αστροφυσικός στο Northwestern University του Ιλινόι. Ήταν ένας αγώνας το να κάνουμε όλα τα μαθηματικά που απαιτούνται για να κατανοήσουμε τις μετρήσεις, λέει, αλλά τώρα ο συγκεκριμένος επιστημονικός τομέας απογειώνεται. «Αυτή είναι η στιγμή για να είμαστε πραγματικά δημιουργικοί με τα βαρυτικά κύματα.»
Παραπομπές:
C. Copi and G.D. Starkman. Gravitational glint: detectable gravitational wave tails from stars and compact objects. Physical Review Letters. 2022
Πηγή: https://www.sciencenews.org/
