Antenele de unde gravitationale LIGO si Virgo au „tremurat” din nou pe 14 august 2019, cand unde gravitationale emise de contopirea a doua obiecte cu mase foarte diferite au ajuns pana la noi si au generat semnale in cele doua interferometre.

Undele gravitationale nu mai starnesc mare senzatie, intrucat pana in prezent au fost masurate mai multe astfel de unde care, generate in coliziuni de gauri negre si, intr-un caz, de stele de neutroni, la distante mari fata de noi, se propaga prin Univers, deformand structura spatio-temporala, generand mici semnale pe care cercetatorii le interpreteaza ca sa inteleaga ce fel de obiecte erau cele care au dat nestere acestor unde.

Recent insa cercetatorii au reusit sa observe unde gravitationale care au fost generate de o coliziune cosmica deosebita: intre o gaura neagra cu masa de aproximativ 23 de ori cea a Soarelui si un obiect misterios cu masa de 2.6 de ori cea a astrului nostru. Rezultatele acestui studiu au fost publicate recent de catre colaborarea LIGO-Virgo intr-un articol in revista The Astrophysical Journal Letters.

De ce este atat de interesanta noua coliziune cosmica? Pentru prima data a fost observat, chiar daca in mod indirect, un obiect cu masa cuprinsa intre cea a celei mai mari stele de neutroni descoperita pana in prezent (circa 2.2 ori masa Soarelui) si a celei mai mici gauri neagre (cu masa in jur de 4 ori cea a Soarelui). Ce este deci obiectul care unindu-se cu gaura neagra de circa 9 ori mai grea a generat undele gravitationale? La ora actuala nu se stie; in orice caz este vorba despre un record.

Ar putea sa fie vorba despre cea mai mare stea de neutroni de pana acum sau de cea mai mica gaura neagra. Diferenta insa este enorma: stelele de neutroni iau nastere cand stele de cateva ori mai mari ca Soarele ajung la sfarsitul vietii, adica consuma in reactiile nucleare din interior tot combustibilul pe care il au la dispozitie, explodeaza dand nastere unei supernova, care lasa in urma ei steaua de neutroni. Gaurile negre se formeaza – cel putin cele cu masa de cateva ori cea a Soarelui – din stele cu mase mari, mai mari decat cele care dau nastere stelelor de neutroni – cand acestea ajung la sfarsitul vietii colapseaza intr-o gaura neagra, un mister la fizicii moderne intrucat nimeni nu stie ce se ascunde in interiorul acesteia.

Daca obiectul cu masa 2.6 ori cea a Soarelui ar fi fost o stea de neutroni acest lucru ar reprezenta o descoperire incredibila – deoarece aceasta masa este peste limita teoretica prevazuta pentru astfel de stele.

Astronomii au indreptat telescoapele lor spre regiunea de unde veneau undele gravitationale in speranta ca vor capta si ceva semnale electromagnetice cum ar fi fost de asteptat daca era vorba de o stea de neutroni; nu au vazut insa nimic, ceea ce totusi nu ar fi de mirare intrucat undele gravitationale provin de la o distanta de circa 800 de milioane de ani lumina, deci o distanta foarte mare.

Dupa unirea celor doua obiecte a luat nastere o gaura neagra cu masa de aproximativ 25 de ori cea a Soarelui; diferenta dintre suma maselor initiale si cea a gaurii negre finale fiind emisa sub forma de energie a undelor gravitationale.

Undele gravitationale sunt un instrument incredibil pentru explorarea Universului si, precum in acest caz, ne permit sa vedem fenomene care sunt generate de corpuri cosmice care asteapta inca sa fie clasificate si intelese. Atat stelele de neutroni cat si gaurile negre sunt studiate intens tocmai pentru ca ar putea sa ne ajute sa intelegem mai bine aspecte ale teoriei care descrie Universul: de la fizica nucleara la gravitatie.

Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro