Valët gravitacionale zbulojnë valëzimet në hapësirë kohë të krijuara nga Big Bengu

Përhapja e valëve gravitacionale nëpër materie mund të zbulojë valëzimet në hapësirë-kohë të krijuara nga Big Bengu.

Dy fizikanë të plazmës përdorën përhapjen e valëve elektromagnetike përmes plazmës si një analog për valët gravitacionale, duke shpikur një grup ekuacionesh që përshkruajnë se çfarë duhet kërkuar ndërsa valët gravitacionale udhëtojnë nëpër yje dhe gaz në thellësi të hapësirës.

Këto shenja mund të zbulojnë valët e pakapshme gravitacionale që udhëtojnë nëpër hapësirë përtej aftësisë sonë të ngushtë për t’i zbuluar ato – valët gjigante me frekuencë të ulët të krijuara nga përplasja e vrimave të zeza supermasive, zhurma më e vogël e gjeneruar nga binarët e xhuxhëve të bardhë që rrotullohen në orbitën dhe zilja kolosale e zgjerimi i Universit, vetëm fraksione të sekondës pas Big Bengut.

“Ne nuk mund ta shohim Universin e hershëm drejtpërdrejt, por ndoshta mund ta shohim atë në mënyrë indirekte nëse shikojmë se si valët gravitacionale nga ajo kohë kanë ndikuar në lëndën dhe rrezatimin që ne mund të vëzhgojmë sot,” thotë fizikanti Deepen Garg nga Universiteti Princeton.

Valët gravitacionale që u valëzuan nga një përplasje midis dy vrimave të zeza me masë yjore u zbuluan për herë të parë nga njerëzit në vitin 2015, në një distancë prej 1.4 miliardë vite dritë. Parashikuar fillimisht nga Ajnshtajni, valët gravitacionale janë si valëzime në një pellg: vetë hapësirë-koha shtrihet dhe tkurret nga përçarja gravitacionale e shkaktuar nga një ngjarje masive.

Prandaj, instrumenti që zbuloi këto valë nuk ishte një teleskop, por një grup i saktë lazerësh dhe pasqyrash që reagon ndaj shtrembërimit të hapësirës-kohës, duke prodhuar një model që shkencëtarët mund ta deshifrojnë për të përcaktuar karakteristikat e burimit të valëve gravitacionale. Por teknologjia është e kufizuar: aktualisht, ne jemi në gjendje të zbulojmë vetëm valët gravitacionale në regjimin e përplasjes së masës yjore – vrima e zezë dhe ylli neutron.

Burime të tjera të valëve gravitacionale janë të shumta, por aktualisht – dhe ndoshta vetëm – të paarritshme. Por Garg dhe kolegu i tij, fizikani Ilya Dodin i Laboratorit të Fizikës së Plazmës në Princeton, kuptuan gjatë hulumtimit të tyre për shkrirjen e plazmës se mund të kishte një mënyrë tjetër për të parë këto valë të fshehura aktualisht.

Shkrirja e plazmës një ditë mund të jetë një burim alternativ dhe i pastër energjie për fuqizimin e botës, por ka një rrugë të gjatë për të bërë. Një gjë që shkencëtarëve u nevojitet është një model i detajuar që përshkruan mënyrën se si valët elektromagnetike udhëtojnë nëpër plazmë. Dhe rezulton se duhet të jetë jashtëzakonisht e ngjashme me mënyrën se si valët gravitacionale lëvizin nëpër materie.

“Ne në thelb vendosëm makinerinë e valëve të plazmës për të punuar në një problem të valëve gravitacionale,” shpjegon Garg.

Sipas punës së çiftit, përhapja e valëve gravitacionale përmes materies duhet të prodhojë një sinjal të dallueshëm – ndryshime, për shembull, në dritën e prodhuar nga yjet, ose retë e mëdha të gazit në hapësirat midis yjeve.

Kjo jo vetëm që mund të zbulojë valët gravitacionale që janë aktualisht përtej aftësive tona të zbulimit, por gjithashtu u jep shkencëtarëve një mjet të ri për studimin e yjeve. Për shembull, karakteristikat e sinjalit të dritës të gjeneruar nga valët gravitacionale në yje mund të ndryshojnë bazuar në strukturën e brendshme dhe densitetin e yllit.

Meqenëse rrëmujat e brendshme të yjeve janë mjaft të vështira për t’u parë, valët gravitacionale mund të jenë një mjet i ri i fuqishëm në kompletin për këtë fushë të astronomisë. Puna e ekipit mund të jetë gjithashtu e dobishme në ngjarjet e valëve gravitacionale që mund të zbulojmë: bashkimet e vrimave të zeza me masë yjore dhe yjeve neutron.

Me fjalë të tjera, dyshja duket se ka identifikuar atë që mund të jetë një mënyrë e re shumëfunksionale dhe e domosdoshme për të kuptuar kozmosin. Hapi tjetër, thonë ata, do të jetë përdorimi i tij për të provuar dhe analizuar disa të dhëna aktuale.

“Mendova se ky do të ishte një projekt i vogël gjashtëmujor për një student të diplomuar që do të përfshinte zgjidhjen e diçkaje të thjeshtë”, thotë Dodin. “Por sapo filluam të gërmojmë më thellë në temë, kuptuam se shumë pak kuptohej për problemin dhe ne mund të bënim një punë teorike shumë themelore këtu.”