Το κυνήγι των βαρυτικών κυμάτων ξαναμπαίνει στην ημερήσια διάταξη της παγκόσμιας επιστημονικής κοινότητας, αυτή τη φορά βοηθούμενο από τις ιδιότητες της κβαντομηχανικής.
Τρεις τεράστιοι ανιχνευτές – δύο στις Ηνωμένες Πολιτείες (LIGO) και ένας στην Ιταλία (Virgo) – ξανάρχισαν επίσημα τη συλλογή δεδομένων την 1η του Απρίλη, μετά από μια περίοδο 19 μηνών κατά την οποία είχαν διακόψει για βελτιωτικές εργασίες. Χάρη σε ένα κβαντικό φαινόμενο που είναι γνωστό ως συμπίεση του φωτός (light squeezing), οι μηχανές πρόκειται όχι μόνο να εντοπίσουν περισσότερα βαρυτικά κύματα – ρυτιδώσεις στο χωροχρόνο που αποκαλύπτουν μεγάλο όγκο πληροφοριών για το σύμπαν – αλλά επίσης να βελτιώσουν και την ακρίβεια της ανίχνευσης. Οι ερευνητές ελπίζουν να παρατηρήσουν γεγονότα που δεν έχουν ως τώρα καταγραφεί, όπως υπερκαινοφανείς αστέρες (supernovae) ή η συγχώνευση μιας μαύρης τρύπας με έναν αστέρα νετρονίων.
Αυτή η φάση, που θα διαρκέσει μέχρι τον επόμενο Μάρτη, σηματοδοτεί επίσης μια αλλαγή στο πώς γίνεται η αστρονομία των βαρυτικών κυμάτων. Για πρώτη φορά, τα LIGO και το Virgo θα στέλνουν δημόσια ειδοποιήσεις σε πραγματικό χρόνο, σε άλλα αστεροσκοπεία και παρατηρητήρια, ή και οποιονδήποτε που διαθέτει τηλεσκόπιο, με οδηγίες για το πώς μπορούν να εντοπίσουν τα γεγονότα, ώστε αυτά να μελετηθούν και με παραδοσιακές τεχνικές, όπως ραδιοτηλεσκόπια ή διαστημικά τηλεσκόπια ακτίνων Χ. Οι ειδοποιήσεις θα είναι επίσης διαθέσιμες μέσω μιας εφαρμογής για smartphone. Την αδημονία των αστρονόμων για αυτή την εξέλιξη τόνισε ο David Reitze, φυσικός του California Institute of Technology (CalTech) και διευθυντής του LIGO, που εντόπισε για πρώτη φορά στην ιστορία βαρυτικά κύματα το 2015.
Στις δύο προηγούμενες φάσεις παρατηρήσεων, οι δίδυμοι ανιχνευτές του LIGO κατάφεραν να εντοπίσουν 11 σήματα από βαρυτικά κύματα, καθένα προερχόμενο από μια επική κοσμική σύγκρουση και 10 εξ αυτών από συγχώνευση μεταξύ δύο μαύρων τρυπών. Ο κατά λίγο μικρότερος ανιχνευτής Virgo, που βρίσκεται στην Τοσκάνη, έγινε κομμάτι του δικτύου το 2017 και είχε σημαντική συμβολή σε αρκετά ευρήματα – κυρίως στην πρώτη παρατήρηση της συγχώνευσης δύο αστέρων νετρονίων (κεντρική φωτογραφία άρθρου). Τα δεδομένα από το γεγονός αυτό επέτρεψαν σε αστρονόμους να λύσουν μια σειρά από μυστήρια του σύμπαντος.
Το βελτιωμένο δίκτυο θα είναι ικανό να εντοπίσει πολλά περισσότερα γεγονότα απ’ό,τι συνέβη στις 2 προηγούμενες φάσεις, περνώντας από το Μ.Ο της μιας παρατήρησης ανά μήνα σε περίπου μία ανά βδομάδα, σύμφωνα με τα λεγόμενα του Reitze. Τα περισσότερα από αυτά τα γεγονότα αναμένεται να είναι συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών, αλλά οι φυσικοί αδημονούν να παρατηρήσουν ακόμα μία συγχώνευση αστέρων νετρονίων.
Η καλύτερη ευαισθησία των οργάνων θα επιτρέψει στους ανιχνευτές να διαχωρίζουν καλύτερα το σήμα από το σταθερό θόρυβο της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου (cosmic microwave background), δίνοντας έτσι πολύ καλύτερη ακρίβεια πληροφοριών που αφορούν τα κύματα. Αυτό μπορεί να οδηγήσει και στην ευκαιρία να εκτελεστούν λεπτομερή τεστ πάνω στη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Einstein, η οποία προέβλεψε την ύπαρξη των βαρυτικών κυμάτων.
Οι μελλοντικές ανιχνεύσεις θα μπορέσουν να αποκαλύψουν μυστικά που αφορούν τις μαύρες τρύπες που βρίσκονται σε φάση συγχώνευσης, όπως για παράδειγμα πόσο γρήγορα στροβιλίζονται και προς ποια κατεύθενση, σύμφωνα με όσα δήλωσε στο επιστημονικό περιοδικό “Nature” ο Ilya Mandel, θεωρητικός φυσικός του Πανεπιστημίου Monash της Μελβούρνης. Χαρακτηριστικά ανέφερε: “Ίσως να μπορέσουμε να αρχίσουμε να εξάγουμε πληροφορίες για το αν υπάρχει κάποιου είδους προτιμητέα ευθυγράμμιση”.
Αν οι άξονες περιστροφής των μαύρων τρυπών είναι παράλληλοι, αυτό θα μπορούσε να σημαίνει ότι έχουν μια κοινή προέλευση και ξεκίνησαν ως δύο άστρα που περιστρέφονταν μαζί. Αντιθέτως, αν ο στροβιλισμός (spin) γίνεται με τυχαία ευθυγράμμιση, αυτό θα σήμαινε ότι οι μαύρες τρύπες δημιουργήθηκαν ξεχωριστά και αργότερα ξεκίνησαν να περιστρέφονται μαζί.
Οι βελτιώσεις εκτόξευσαν την ευαισθησία του μηχανήματος του LIGO στο Livingston της Louisiana – που ήταν ήδη το πιο ευαίσθητο μηχάνημα – κατά ποσοστό 40%. Το 2017, τεχνικά εμπόδια επηρέασαν το άλλο μηχάνημα του LIGO, στο Hanford της πολιτείας Washington και το Virgo, αλλά τώρα έχουν εν μέρει διορθωθεί. Όσο αφορά ειδικά το Virgo, σχεδόν διπλασίασε την απόσταση στην οποία μπορεί να εντοπίσει γεγονότα, σύμφωνα με τα λεγόμενα του Alessio Rocchi, συντονιστή του μηχανήματος και φυσικού του Εθνικού Ινστιτούτου Πυρηνικής Φυσικής στη Ρώμη.
