Teoria nedemonstrată a lui Einstein despre „memoria gravitațională” ar putea fi reală, până la urmă

O echipă de fizicieni teoreticieni a propus o nouă metodă pentru a testa teoria nedemonstrată a lui Einstein despre „memoria gravitațională”.

Ce presupune teoria nedemonstrată a lui Einstein despre memoria gravitațională? Aceasta se referă la o schimbare permanentă în structura Universului, cauzată de trecerea undelor gravitaționale, perturbații ale spațiu-timpului generate de evenimente cosmice violente, precum coliziunile dintre găuri negre. Deși aceste unde au fost deja detectate de observatoare precum LIGO și Virgo, amprenta lor persistentă rămâne nedescoperită.

• ADHD în viața de zi cu zi: ce îngreunează concentrarea și ce ajută, concret
• Cele mai consumate băuturi din lume au un efect crucial pentru sănătatea oaselor noastre

Cercetătorii sugerează că fundalul cosmic cu microunde (strălucirea slabă rămasă după Big Bang) ar putea purta semnături ale undelor gravitaționale puternice provenite din fuziuni îndepărtate ale găurilor negre. Studierea acestor semnale nu doar că ar putea confirma predicția lui Einstein, dar ar putea dezvălui detalii despre unele dintre cele mai energetice evenimente din istoria Universului.

„Observarea acestui fenomen ne poate oferi noi informații despre diverse domenii ale fizicii. Fiind o predicție directă a teoriei relativității generale, detectarea sa ar servi drept o nouă confirmare a teoriei, la fel cum a fost observarea undelor gravitaționale de către LIGO, Virgo și KAGRA”, a declarat Miquel Miravet-Tenés, doctorand la Universitatea din Valencia (Spania) și coautor al studiului.

Teoria nedemonstrată a lui Einstein

Potrivit relativității generale, obiectele masive care deformează spațiu-timpul pot genera unde gravitaționale ce se propagă prin Univers cu viteza luminii. Aceste unde apar atunci când corpuri masive accelerează, cum ar fi în cazul fuziunilor dintre două găuri negre, explică Live Science.

Spre deosebire de undele obișnuite, care trec prin materie fără a lăsa urme permanente, undele gravitaționale pot modifica structura spațiu-timpului în mod ireversibil. Asta înseamnă că orice obiect prin care trec undele, inclusiv fotonii (particulele elementare ale luminii), poate suferi o schimbare permanentă în viteză sau direcție.

Astfel, lumina care a străbătut cosmosul ar putea păstra o „memorie” a acestor evenimente gravitaționale. Cercetătorii au investigat dacă acest efect ar putea fi observat în radiația de fond cosmică, un câmp de radiații ce călătorește prin Univers încă de la formarea sa timpurie. Variații subtile ale temperaturii acestei radiații ar putea conține indicii despre undele gravitaționale provenite din fuziuni antice ale găurilor negre.

„Putem învăța o mulțime de lucruri. De exemplu, măsurarea memoriei gravitaționale într-un semnal de undă gravitațională ne oferă mai multe informații despre proprietățile celor două găuri negre care au generat acest semnal: cât de masive erau sau la ce distanță se află de noi”, a spus Kai Hendriks, doctorand la Institutul Niels Bohr din cadrul Universității din Copenhaga (Danemarca) și coautor al studiului.

Ce secrete ne-ar putea dezvălui memoria gravitațională?

Însă implicațiile merg dincolo de fuziunile individuale ale găurilor negre. Dacă amprenta memoriei gravitaționale poate fi detectată în radiația de fond cosmică, aceasta ar putea dezvălui dacă găurile negre supermasive se uneau mai frecvent în Universul timpuriu decât în prezent. Acest lucru ar putea oferi indicii despre evoluția galaxiilor și a găurilor negre de-a lungul timpului cosmic.

Pentru a determina dacă efectul memoriei gravitaționale poate fi observat, echipa a calculat modul în care fuziunile găurilor negre influențează radiația de fond cosmică. Analiza lor a arătat că aceste evenimente violente ar trebui să lase modificări măsurabile în radiația de fond, iar intensitatea semnalului depinde de masa găurilor negre și de frecvența acestor fuziuni de-a lungul istoriei Universului.

„Lungimea de undă a luminii este direct legată de temperatura sa: o lungime de undă mică înseamnă temperatură ridicată, iar una mare înseamnă temperatură scăzută. O parte din lumina afectată de memoria undelor gravitaționale devine ‘mai fierbinte’, în timp ce alta devine ‘mai rece’. Aceste regiuni de lumină caldă și rece formează un tipar pe cer. Noi prezicem că acest tipar este prezent în radiația de fond cosmică, deși este foarte slab”, a explicat David O’Neill, doctorand la Institutul Niels Bohr și coautor al studiului.

Teoria nedemonstrată a lui Einstein ar putea fi reală

Deși telescoapele actuale capabile să detecteze radiații în microunde, precum satelitul Planck, au cartografiat radiația de fond cosmică în detaliu, schimbările de temperatură cauzate de memoria undelor gravitaționale sunt estimate a fi extrem de mici, în jur de o trilionime de grad. Acest lucru face ca detectarea lor să fie dificilă cu tehnologia actuală. Totuși, telescoapele viitoare, cu o sensibilitate mai mare, ar putea capta aceste distorsiuni subtile, oferind o metodă nouă de a studia influențele gravitaționale invizibile care au modelat Universul.

Deși studiul demonstrează că memoria undelor gravitaționale ar trebui să lase o amprentă în radiația de fond cosmică, cercetătorii recunosc că ipotezele lor au fost simplificate. Vor fi necesare modele mai rafinate pentru a face predicții definitive. De exemplu, echipa a presupus inițial că toate găurile negre care fuzionează au aceeași masă, deși în realitate aceasta variază semnificativ. Găurile negre supermasive pot avea de la câteva milioane la zeci de miliarde de mase solare, ceea ce înseamnă că influența lor asupra radiației de fond cosmică va fi diferită. Luarea în considerare a acestei variații va fi crucială în studiile viitoare.

„În acest moment, efectul pe care îl studiem este incredibil de subtil. Totuși, este posibil ca în anumite regiuni ale cerului să fie neașteptat de puternic. Pentru a explora acest lucru, avem nevoie de modele mai avansate care să ia în considerare întreaga evoluție a Universului. Nu este o sarcină ușoară! Însă aceasta ne-ar putea aduce mai aproape de detectarea acestei amprente cosmice și de descoperirea unor noi informații despre evoluția Universului”, a spus Hendriks.

Vă recomandăm să citiți și:

Elon Musk a pus ochii pe Stația Spațială Internațională! „Să începem pregătirile pentru distrugere”

Un nou studiu cosmic a descoperit sute de găuri negre „lipsă”

Nu suntem chiar atât de speciali pe cât credem și s-ar putea să nu fim singuri în Univers, susține o nouă teorie

Primele observații 3D cu atmosfera unei exoplanete