Kosmiczny dzwon
Fale grawitacyjne powstają, gdy masywne obiekty, takie jak czarne dziury, gwałtownie zmieniają swój ruch. W przypadku GW250114 dwie czarne dziury połączyły się w jedną, wprawiając czasoprzestrzeń w drgania. Jak tłumaczy fizyk Keefe Mitman z Uniwersytetu Cornella, takie zderzenie „rozbrzmiewa” niczym dzwon, emitując charakterystyczne tony.
Każdy z tych tonów niesie informacje o masie i spinie nowo powstałej czarnej dziury. Jeśli zmierzymy tylko jeden, otrzymujemy jeden zestaw danych. Jeśli jednak, jak w przypadku GW250114, uda się uchwycić dwa lub więcej tonów, możemy porównać wyniki. Zgodnie z ogólną teorią względności wszystkie powinny prowadzić do tego samego opisu obiektu końcowego.
Test ogólnej teorii względności
Analiza GW250114 wykazała pełną zgodność z przewidywaniami Einsteina. Dwa niezależne „kosmiczne tony” dały ten sam wynik, a trzeci został silnie ograniczony przez dane. To potężne potwierdzenie, że ogólna teoria względności nadal doskonale opisuje zachowanie grawitacji, przynajmniej w takich ekstremalnych warunkach.
Co jednak najciekawsze, naukowcy nie spodziewają się, że zawsze tak będzie. Fizycy od dawna podejrzewają, że teoria Einsteina nie jest ostateczna. Nie tłumaczy ona bowiem istnienia ciemnej materii i ciemnej energii, a także nie daje się łatwo pogodzić z mechaniką kwantową.
Detektory coraz czulsze
Sygnał GW250114 zarejestrowały detektory Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) w Stanach Zjednoczonych, a jego analizą zajęły się międzynarodowe zespoły: LIGO Scientific Collaboration, Virgo Collaboration oraz KAGRA Collaboration. To właśnie postęp technologiczny ostatniej dekady sprawił, że obecne detektory są znacznie dokładniejsze niż te, które w 2015 roku zarejestrowały pierwszą w historii falę grawitacyjną.
Ku grawitacji kwantowej
Dlaczego takie pomiary są tak ważne? Bo każda nowa fala grawitacyjna to potencjalna szansa na odkrycie pęknięć w teorii Einsteina. Gdyby kiedyś zarejestrowano sygnał, w którym różne tony wskazują sprzeczne parametry czarnej dziury, byłby to znak, że grawitacja zachowuje się inaczej, niż przewiduje klasyczna fizyka.
– Mamy nadzieję, że pewnego dnia zobaczymy takie odstępstwa – podkreśla Mitman. – Mogłyby one być pierwszym śladem grawitacji kwantowej i pomóc nam zrozumieć, jaka jest prawdziwa, fundamentalna teoria opisująca Wszechświat.
Na razie jednak Einstein znów zdał egzamin. A kosmos, jak zawsze, dostarczył naukowcom kolejnego fascynującego sygnału do odsłuchania.
Źródło: Cornell Center for Astrophysics and Planetary Science
