Washington, 16 oct /Agerpres/ - O nouă eră în astronomie a început odată cu detectarea în premieră a undelor gravitaţionale şi a luminii provenite din ciocnirea şi fuziunea cataclismică a două "cadavre stelare" superdense, cunoscute drept stele neutronice, conform Space.com.

Această descoperire oferă, printre altele, şi dovada că ciocnirile dintre stele neutronice reprezintă principala sursă de aur, platină şi alte elemente grele din Univers.

"Superlativele nu reuşesc să descrie această descoperire", susţine Richard O'Shaughnessy, cercetător în cadrul proiectului pentru observarea undelor gravitaţionale LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory). "Astronomia nu se va mai face la fel de acum înainte. Este fantastic", a adăugat el pentru Space.com.

Un nou tip de detecţie

Undele gravitaţionale sunt nişte vibraţii ale continuului spaţiu-timp care se propagă cu viteza luminii prin Univers, conform lui Albert Einstein, care a fost convins că nu va fi niciodată posibilă măsurarea acestor unde. La fel ca şi lumina, gravitaţia se propagă prin spaţiu sub formă de unde, însă nu este o radiaţie. În cazul gravitaţiei, spaţiul însuşi este distorsionat, fiind întins şi strâns de undele gravitaţionale.

Aceste unde au fost detectate în premieră în septembrie 2015, când LIGO a surprins undele rezultate din ciocnirea şi fuziunea a două găuri negre de masă medie. Co-fondatorii proiectului LIGO, Rainer Weiss, Barry C. Barish şi Kip S Thorne şi-au împărţit în acest an premiul Nobel pentru Fizică.

Această primă detectare a unor unde gravitaţionale a fost urmată la scurt timp de alte trei observaţii, toate fiind originate în procesul de ciocnire între găuri negre.

Cea de-a cincea detecţie a unor unde gravitaţionale - ce a fost anunţată luni, 16 octombrie - este însă ceva cu totul nou. La 17 august 2017 cele două detectoare ale observatorului LIGO, ce sunt localizate în Louisiana şi respectiv Washington, au înregistrat un semnal care a durat aproximativ 100 de secunde - cu mult mai mult decât înregistrările care au durat fracţiuni de secundă în cazul coliziunilor dintre găuri negre.

"Aproape imediat ne-am gândit că este probabil ca de această dată sursa să fie o pereche de stele neutronice, adică exact ceea ce ne doream foarte mult să surprindem şi observaţia pe care am promis lumii întregi că o vom face", a declarat David Shoemaker, reprezentant al LIGO Scientific Collaboration.

Şi într-adevăr, calculele realizate de echipa LIGO au indicat faptul că undele detectate luni au fost produse în urma coliziunii dintre două corpuri cu mase între 1,1 şi 1,6 mase solare - adică cel mai probabil nişte stele neutronice. Spre deosebire de aceste cadavre stelare ultradense, găurile negre a căror coliziune a produs undele gravitaţionale detectate anterior aveau câteva zeci de mase solare.

O stea neutronică, rămăşiţa unui colaps gravitaţional produs în urma unei explozii în stadiul de supernovă, este unul dintre cele mai exotice obiecte din Univers. "O stea neutronică este cel mai apropiat obiect de o gaură neagră, fără să fie o gaură neagră", conform definiţiei anecdotice încercate de astrofizicianul Tony Piro, de la Observatories of the Carnegie Institution for Science din Pasadena, California. "O singură linguriţă din materia unei stele neutronice cântăreşte cât muntele Everest", a adăugat el.

Muncă de echipă

Observatorul de unde gravitaţionale VIRGO, aflat în Italia, în apropiere de Pisa, a detectat de asemenea, la 17 august, undele gravitaţionale rezultate în urma coliziunii stelelor neutronice, eveniment denumit GW170817. Mai mult decât atât, Telescopul Spaţial Fermi Gamma-ray, aparţinând NASA, a detectat o explozie de radiaţii gamma - cea mai energetică formă a luminii - în aproximativ acelaşi timp şi provenind din aceeaşi direcţie din spaţiu.

Analiza informaţiilor din toate aceste surse a dus la identificarea sursei semnalului într-o mică regiune de pe cerul austral. Echipele care au realizat descoperirea au transmis informaţiile privind locaţia colegilor din întreaga lume, solicitându-le să îndrepte spre această zonă a cerului toate instrumentele de observaţie de care dispun, fie că este vorba de telescoape terestre sau spaţiale.

Această muncă de echipă a dat rapid rezultate. La doar câteva ore după detectarea undelor gravitaţionale, Piro şi colegii săi au observat sursa de lumină în spectrul vizibil care corespundea acestui fenomen, plasată la aproximativ 130 de milioane de ani lumină de Pământ, prin intermediul unui telescop de la Observatorul Las Campanas din Chile.

"Am văzut o sursă albastru-strălucitoare de lumină într-o galaxie din vecinătate - este pentru prima oară când sunt observate rămăşiţele strălucitoare ale unui fenomen de fuziune a două stele neutronice", a susţinut şi Josh Simon, de la Observatoarele Carnegie.

Apoi, aproximativ o oră mai târziu, cercetătorii care folosesc telescopul Gemini South, tot din Chile, au identificat aceeaşi sursă a undelor gravitaţionale în spectrul infraroşu al luminii. Alte echipe au studiat de asemenea acest fenomen pe diferite frecvenţe ale spectrului electromagnetic, de la unde radio la raze X.

Astfel cercetătorii au ajuns la concluzia că o parte din lumina observată în spectrul vizibil este de fapt strălucirea radioactivă a unor elemente grele, aşa cum este aurul şi uraniul, care au fost produse în momentul coliziunii dintre cele două stele neutronice. Această descoperire este la rândul său foarte importantă pentru că oamenii de ştiinţă ştiau cu certitudine doar originea elementelor chimice mai uşoare - hidrogenul şi heliul provin din Big Bang, iar celelalte elemente până la fier sunt create prin fuziune nucleară în interiorul stelelor - însă originea elementelor mai grele decât fierul nu era bine înţeleasă.

"Am demonstrat că elementele cele mai grele din Tabloul periodic, ale căror origini erau învăluite de mister până azi, provin din fuziunea stelelor neutronice", a explicat şi Edo Berger, de la Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) din Cambridge, Massachusetts. Berger coordonează o echipă de cercetători care a studiat acest fenomen prin intermediul Dark Energy Camera de la Cerro Tololo Inter-American Observatory, din Chile. "Fiecare astfel de ciocnire şi fuziune poate produce mai mult decât greutatea Pământului în metale preţioase aşa cum este aurul sau platina dar şi alte elemente rare pe care le găsim în telefoanele noastre smart", a adăugat el.

Conform cercetătorilor, evenimentul denumit GW170817, a produs o cantitate de aur şi uraniu echivalentă cu cel puţin 10 mase terestre.

Doar începutul

Analiza fenomenului GW170817 a a dus şi la alte descoperiri importante. Spre exemplu, cercetătorii au putut confirma că undele gravitaţionale se deplasează, într-adevăr, cu viteza luminii, aşa cum susţinea teoria. În plus, oamenii de ştiinţă ştiu acum mai multe lucruri despre stelele neutronice.

Iar analiza fenomenului GW170817 este doar începutul. Spre exemplu, astfel de observaţii realizate prin multiple medii oferă oportunitatea calibrării distanţelor către diferite obiecte cereşti, conform lui Avi Loeb, astronom la Universitatea Harvard.

Astfel de măsurători ar putea, teoretic, să-i ajute pe cercetători să măsoare rata de expansiune a Universului. Estimări ale acestei valori, cunoscute drept Constanta Hubble, variază în funcţie de modul în care au fost calculate - pornind de la fenomene de supernovă sau de la radiaţia cosmică de fond (lumina "fosilă" provenită din explozia primordială, Big Bang), conform lui Loeb.

"Iată o altă cale care a fost închisă şi iată că s-a deschis în faţa noastră", a adăugat el pentru Space.com.

Şi multe alte astfel de drumuri ar putea fi deschise în curând, conform lui O'Shaughnessy. "Este doar începutul, iar acesta este cel mai important lucru dintre toate", a spus O'Shaughnessy despre noua descoperire.AGERPRES/(AS - editor: Codruţ Bălu)