Astronomi su uspeli da "čuju" nebesko zujanje moćnih gravitacionih talasa, nastalih sudarima između crnih rupa, koji po prvi put odjekuju svemirom.
Zapažanja astronoma otkrivaju da se talasi, uključujući i one koji polako talasaju dok prolaze kroz našu galaksiju Mlečni put - javljaju na različitim frekvencijama i osciliraju decenijama.
Ovo otkriće bi moglo pomoći naučnicima da bolje razumeju kosmičke pojave poput supermasivne crne rupe i koliko se često galaksije spajaju.
Gravitacioni talasi, koje je prvobitno predvideo Albert Ajnštajn 1916. godine, su talasi u prostor-vremenu koji su prvi put otkriveni 2015. godine.
Naučnici su pronašli talase prateći pulsare, ili guste ostatke jezgara koje pripadaju masivnim zvezdama nakon što eksplodiraju u supernovi, preko Mlečnog puta. Pulsari su poput zvezdanih svetionika, brzo se okreću i oslobađaju snopove radio talasa koji kao da „pulsiraju" kada se posmatraju kroz zemaljske teleskope. Pulsari mogu da se okreću stotine puta svake sekunde, a stabilna preciznost impulsa ih čini pouzdanim kao kosmički satovi.
Kada gravitacioni talasi prolaze između Zemlje i pulsara, vreme radio talasa pulsara je poremećeno. Ajnštajn je imao teoriju da će se gravitacioni talasi rastezati i sabijati prostor dok se kreću po univerzumu, utičući na to kako radio talasi putuju. To znači da neki od impulsa stignu do Zemlje delić sekunde ranije ili kasnije nego što se očekivalo.
Više od 190 naučnika krenulo je da otkrije frekvencije gravitacionih talasa u okviru saradnje Severnoameričke Nanoherc opservatorije za gravitacione talase, poznate i kao NANOGrav.
Pratili su radio talase sa više od 60 pulsara tokom 15 godina koristeći tri velika radio teleskopa: opservatoriju Arecibo u Portoriku (koja više nije u funkciji), teleskop Green Bank u Zapadnoj Virdžiniji i Veri Large Arrai u Novom Meksiku.
Njihovi nalazi se pojavljuju u studiji objavljenoj u sredu u The Astrophisical Journal Letters.
Tragajući za nebeskim horom
Novootkriveni gravitacioni talasi su najmoćniji ikada izmereni. Oni su verovatno uzrokovani sudarima supermasivnih crnih rupa i nose oko milion puta više energije od pojedinačnih događaja otkrivenih poslednjih godina koji su rezultat spajanja crnih rupa ili neutronskih zvezda.
„To je kao hor, sa svim ovim supermasivnim parovima crnih rupa koji se javljaju na različitim frekvencijama", rekla je koautorka studije i naučnica NANOGrav Kjara Mingareli, docentkinja fizike na Univerzitetu Jejl
„Ovo otkriće je prvi dokaz za pozadinu gravitacionog talasa. Otvorili smo novi prozor za posmatranje univerzuma", kazala je ona.
Pozadina gravitacionog talasa, neka vrsta kosmičke buke koja je dugo bila teoretizovana, ali nikada nije otkrivena, sastoji se od ultraniskofrekventnih gravitacionih talasa. Dok se crne rupe sudaraju širom univerzuma, svi ovi talasi bruje i rezonuju zajedno u pozadini.
Gravitacioni talasi putuju brzinom svetlosti, ali su astronomi shvatili da bi za jedan porast i pad jednog od talasa mogle proći godine ili decenije zbog efekta prostorno-vremenskog talasanja.
„Koristimo detektor gravitacionih talasa veličine galaksije koji je napravljen od egzotičnih zvezda (pulsara), što me prosto oduševljava", rekao je koautor studije dr Skot Ransom, astronom u Nacionalnoj radio astronomskoj opservatoriji.
„Naši raniji podaci govorili su nam da nešto čujemo, ali nismo znali šta. Sada znamo da je to muzika koja dolazi iz gravitacionog univerzuma. Dok nastavljamo da slušamo, verovatno ćemo moći da izaberemo note sa instrumenata koji sviraju u ovom kosmičkom orkestru", rekao je Ransom.
„Kombinovanje ovih rezultata gravitacionih talasa sa studijama strukture i evolucije galaksija je revolucionarno za naše razumevanje istorije našeg univerzuma",dodao je on.
Kataklizmični sudari
Naučnici veruju da su supermasivne crne rupe u velikoj meri odgovorne za stvaranje pozadine gravitacionog talasa. Supermasivne crne rupe postoje u centrima većine velikih galaksija. Ali kako se galaksije spajaju, na kraju njihove crne rupe počinju da kruže jedna oko druge.
Ovi masivni objekti, koji sadrže milijarde puta veću masu od našeg sunca, plešu dok se ne sudare. Kada to urade, talasi se šire iz galaksije domaćina i na kraju dospevaju do naše.
Procenjuje se da stotine hiljada, ili možda milioni, parova supermasivnih crnih rupa postoje širom univerzuma.
„U jednom trenutku, naučnici su bili zabrinuti da će supermasivne crne rupe u binarnim sistemima kružiti jedna oko druge zauvek, nikada se ne približavajući dovoljno blizu da bi generisale ovakav signal", rekao je koautor studije dr Luk Keli, pomoćnik docenta astronomije na Univerzitetu u Kalifornija, Berkli, i predsednik NANOGrav-ove grupe za astrofiziku.
„Sada konačno imamo jake dokaze da mnogi od ovih izuzetno masivnih i bliskih binarnih sistema postoje", rekao je Keli.
„Jednom kada se dve crne rupe približe dovoljno da bi se videle pulsarnim vremenskim nizovima, ništa ih ne može sprečiti da se spoje u roku od samo nekoliko miliona godina", istakao je.
Međutim, istraživači priznaju da nije van sfere mogućnosti da postoji višestruko poreklo pozadine gravitacionog talasa, baš kao što postoje alternativna objašnjenja kako je svemir nastao. Tim će nastaviti da proučava pozadinu gravitacionog talasa i pokušaće da izoluje pojedinačne izvore kako bi utvrdio njihovo poreklo.
„Pozadina gravitacionog talasa je otprilike duplo glasnija od onoga što sam očekivao", rekao je Mingareli.
„To je zaista na gornjem kraju onoga što naši modeli mogu da stvore samo od supermasivnih crnih rupa. Ono što je sledeće je sve. Ovo je tek početak", pojasnio je on.
Pored toga, naučnici koji koriste teleskope širom Evrope, Indije, Kine i Australije izvestili su o sličnim nalazima koji su takođe objavljeni u sredu. Kombinovanje podataka NANOGrav-a sa međunarodnim saradnicima može pružiti širu sliku pozadine gravitacionog talasa, rekli su istraživači.
„Naši kombinovani podaci biće mnogo moćniji", rekao je koautor studije Stiven Tejlor, docent fizike i astronomije na Univerzitetu Vanderbilt, koji trenutno predsedava NANOGrav saradnjom.
"Uzbuđeni smo što učestvujemo u otkrivanju velikih tajni našeg univerzuma", zaključio je on.
(EURACTIV.rs)