Cele mai timpurii ondulații ale spațiu-timpului, undele gravitaționale primordiale, ar putea oferi o fereastră către originile nevăzute ale Universului.
Prima lumină care a traversat liber Universul este ceea ce numim acum radiația cosmică de fond, emisă la aproximativ 380.000 de ani după Big Bang. Înainte de această epocă, fotonii – particulele de lumină – interacționau constant cu materia, făcând imposibilă utilizarea luminii pentru a vedea ce s-a întâmplat în perioada anterioară. Însă, undele gravitaționale se mișcau deja liber prin Univers, iar fizicienii au presupus de mult timp că, într-o zi, vom putea folosi aceste unde pentru a explora acea perioadă misterioasă.
Acum, o echipă de cercetători a dezvoltat instrumentele matematice necesare pentru a folosi undele gravitaționale în acest scop.[sursa]
Undele gravitaționale și interacțiunea lor cu materia
Punctul de plecare al acestei cercetări este dorința de a înțelege cum interacționează undele gravitaționale cu materia. Deși aceste unde trec prin orice – inclusiv prin noi – ele produc doar deformări extrem de mici, echivalente cu o fracțiune din dimensiunea unui atom. Aceasta este motivul pentru care detectoarele extrem de sensibile sunt necesare pentru a le măsura. Totuși, aceste unde interacționează cu materia, iar acum există posibilitatea de a studia dacă și cum aceste interacțiuni pot fi măsurate.
„Avem câteva formule acum, dar pentru a obține rezultate semnificative este nevoie de mult mai multă muncă. Nu putem vedea direct universul timpuriu, dar poate că îl putem explora indirect, observând modul în care undele gravitaționale din acea perioadă au influențat materia și radiațiile pe care le putem observa astăzi.”, a declarat autorul principal al studiului, Deepen Garg, de la Princeton Plasma Physics Laboratory.[sursa]
O legătură neașteptată între fizica plasmei și undele gravitaționale
Interesant este că această lucrare nu a început cu un focus pe undele gravitaționale, ci pe fizica plasmei din reactoarele de fuziune nucleară. Fuziunea nucleară, procesul care alimentează stelele, are potențialul de a furniza energie electrică fără emisii de carbon. Echipa de cercetare a descoperit că unele dintre ecuațiile care descriu comportamentul undelor de plasmă pot fi adaptate pentru a descrie și undele gravitaționale.[studiu]
„Practic, am folosit mecanismele undelor de plasmă pentru a aborda o problemă legată de undele gravitaționale.”, a explicat Garg.
Undele gravitaționale reprezintă perturbații ale spațiu-timpului și nu sunt absorbite de nimic. Nu există nimic în Univers care să le blocheze, așa cum lumina poate fi blocată de materie. Însă, cercetătorii sugerează că diferitele entități cosmice – de la găuri negre și coliziuni de stele neutronice, până la planete și stele – vor afecta aceste unde.
Studiind undele gravitaționale, putem obține informații valoroase despre comportamentul acestor corpuri cerești și despre evenimente pe care altfel nu am putea să le observăm. Este fascinant să ne gândim că acest proiect nu a pornit cu o viziune grandioasă.
„Am crezut că acesta va fi un proiect mic, de șase luni, pentru un student absolvent, care va implica rezolvarea unei probleme simple. Dar, pe măsură ce am aprofundat subiectul, ne-am dat seama că se cunosc foarte puține lucruri despre această problemă și că aici putem face o muncă teoretică fundamentală.”, a adăugat Ilya Dodin, consilierul doctoral al lui Deepen Garg.
