Το παρατηρητήριο των βαρυτικών κυμάτων LIGO σαρώνει τους ουρανούς

Πηγή: Πανεπιστήμιο Minnesota, 21 Νοεμβρίου 2007

Τα κύματα της βαρύτητας παράγονται όταν τεράστια αντικείμενα στο διάστημα κινούνται βίαια. Τα κύματα φέρνουν τη σφραγίδα των γεγονότων που τα προκαλούν. Οι επιστήμονες έχουν ήδη έμμεσα στοιχεία ότι τα κύματα βαρύτητας υπάρχουν, αλλά δεν τα έχουν ανιχνεύσει άμεσα.

Το Παρατηρητήριο Κυμάτων Βαρύτητας με Συμβολόμετρο Λέιζερ, ή LIGO, αποτελείται από ανιχνευτές σε δύο αμερικανικές τοποθεσίες ενώ καθοδηγείται από το Τεχνολογικό Ίδρυμα της Καλιφόρνιας (Caltech) και το Τεχνολογικό Ίδρυμα της Μασαχουσέτης (MIT).

Αναζητώντας μια από τις μεγαλύτερες προβλέψεις του Αϊνστάιν

Τα παρατηρητήρια LIGO χρησιμοποιούν λέιζερ για να ελέγξουν με ακρίβεια την απόσταση μεταξύ ενός κεντρικού σταθμού και των κατόπτρων που βρίσκονται τρία μίλια μακριά κατά μήκος των κάθετων βραχιόνων. Όταν ένα κύμα βαρύτητας, ένας κυματισμός του χωρόχρονου που ταξιδεύει, περάσει κοντά τους, τότε το κάτοπτρο σε έναν βραχίονα θα κινηθεί πιο κοντά προς τον κεντρικό σταθμό, ενώ το άλλο κάτοπτρο θα απομακρυνθεί.

Η αλλαγή στην απόσταση που προκαλείται με την διαστολή και τη συστολή είναι αυτό που έχει ως σκοπό να μετρήσει το LIGO, λέει ο Alan Wiseman - καθηγητής για την κοσμολογία και τη βαρύτητα.

Αυτές οι αλλαγές θα είναι απίστευτα μικροσκοπικές. Το LIGO μπορεί να καταγράψει τις διαστρεβλώσεις σε μια κλίμακα τόσο μικρή, που είναι συγκρίσιμη με μια απόσταση του ενός χιλιοστού του μεγέθους ενός ατομικού πυρήνα.

Το LIGO καταγράφει μια σειρά πολλών αριθμών και τροφοδοτεί διάφορες συστάδες υπερυπολογιστών σε όλες τις ΗΠΑ.

Η εργασία του υπολογιστή είναι να ξεδιαλέξει τα αριθμητικά δεδομένα που αντιπροσωπεύουν τα κύματα βαρύτητας, τα οποία θάβονται κάτω από τον περιβαλλοντικό θόρυβο ο οποίος παράγεται από πολλές δονήσεις - από εσωτερικές δονήσεις του ίδιου του εξοπλισμού, έως τις μαγνητικές διακυμάνσεις από τις αστραπής, τις σεισμικές δονήσεις από τα τραίνα που κυλούν στις ράγες μερικά μίλια μακριά από το παρατηρητήριο, ή από τους σεισμούς στην άλλη πλευρά του κόσμου.

Υπάρχουν χιλιάδες ή ακόμα και εκατομμύρια διαφορετικά σήματα που θα μπορούσαν να εκπεμφθούν από το διάστημα. Έτσι πρέπει να πάρει κάθε τμήμα των στοιχείων χωριστά. Το υπερκομπιούτερ του πανεπιστημίου της Minnesota Nemo εκτελεί πολλά δισεκατομμύρια υπολογισμούς ανά δευτερόλεπτο για την αναζήτησή αυτών των σημάτων.

Το παρατηρητήριο LIGO στο Livingston της Λουιζιάνας

Οι σειρές των αριθμών από το LIGO είναι όπως οι διαδρομές σε ένα compact disc. Μόλις ανιχνευθούν, τα σήματα των κυμάτων βαρύτητας-μπορούν να μετατραπούν σε ήχο. Οι επιστήμονες έχουν ήδη προσομοιώσει, βασισμένοι στις μαθηματικές προβλέψεις, με ποιο τρόπο θα αντηχήσουν κάποια γεγονότα στο διάστημα.

Όταν δύο μαύρες τρύπες συγχωνεύονται, παραδείγματος χάριν, μπορεί να ακούσετε ένα "chirp", που δείχνει ότι κινούνται σπειροειδώς λίγο προτού να συγκρουστούν. Η σπειροειδής κίνηση μπορεί βέβαια να συνεχιστεί για χιλιάδες χρόνια, ενώ ο ήχος είναι το σήμα των τελευταίων δευτερολέπτων της διαδικασίας!

Τα κύματα βαρύτητας μπορούν να κρατούν μυστικά για τη φύση των μαύρων οπών, άγνωστες ιδιότητες του πυρηνικού υλικού, και ίσως ακόμη και για το πώς ο Κόσμος άρχισε.

"Ήμαστε σε θέση να ανακαλύψουμε τι συμβαίνει στον Κόσμο μόνο από τότε που ψύχθηκε. Αλλά με τα κύματα της βαρύτητας, θα δούμε τον Κόσμο όταν ήταν πολύ νεώτερος -- και καυτότερος", λέει ένας επιστήμονας ειδικός στην κοσμολογία και τη βαρύτητα. "Έχουμε όλες αυτές τις ιδέες για αυτό που νομίζουμε ότι θα βρούμε, αλλά θα μπορούσε να είναι και κάτι απολύτως διαφορετικό."