Μια λεπτομερέστερη ανάλυση του βαρυτικού σήματος GW250114 επιβεβαιώνει την ισχύ της γενικής σχετικότητας κάτω από ακραίες συνθήκες

Πριν από 1,3-1,4 δισεκατομμύρια χρόνια, όταν στη Γη ζούσαν μόνο μικροοργανισμοί, σε ένα απόμακρο σημείο του σύμπαντος δύο μαύρες τρύπες που κινούνταν σπειροειδώς η μία γύρω από την άλλη, τελικά συγχωνεύθηκαν σε μια μεγαλύτερη μαύρη τρύπα, προκαλώντας κυματισμούς στον χωροχρόνο. Αυτοί οι κυματισμοί που ονομάζονται βαρυτικά κύματα, αφού διάνυσαν απόσταση 1,3 δισεκατομμύρια έτη φωτός, έφτασαν στη Γη τον Ιανουάριο του 2025 και καταγράφηκαν από τους ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων LIGO. Tο σήμα ονομάστηκε GW250114 και ήταν η ακριβέστερη μέτρηση βαρυτικών κυμάτων που έγιναν μέχρι σήμερα. 

Τον περασμένο Σεπτέμβριο, μια ομάδα φυσικών χρησιμοποίησε αυτό το σήμα για να επιβεβαιώσει μια θεωρητική πρόβλεψη για τις μαύρες τρύπες^(*)και να ελέγξει την γενική σχετικότητα στο καθεστώς της υψηλής ταχύτητας και ισχυρής βαρύτητας που επικρατούσε κατά τη συγχώνευση. Τώρα η ίδια ομάδα πραγματοποίησε έναν πιο ολοκληρωμένο έλεγχο. Τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται στη δημοσίεση με τίτλο «Black Hole Spectroscopy and Tests of General Relativity with GW250114» , παρέχουν την πιο αυστηρή μέχρι σήμερα επαλήθευση μεμονωμένου συμβάντος της γενικής σχετικότητας και θέτουν αυστηρούς περιορισμούς σε πιθανές αποκλίσεις από αυτή την θεωρία.

Μια συγχώνευση μαύρων τρυπών έχει τρία κύρια στάδια: μια εσωτερική σπειροειδή κίνηση δύο μαύρων τρυπών καθώς η μία περιφέρεται γύρω από την άλλη πλησιάζοντας μεταξύ τους, την σύγκρουση και συγχώνευσή τους και μια διαδικασία χαλάρωσης (ringdown) της μαύρης τρύπας που σχηματίζεται από την σύγκρουση. Κατά τη φάση την τελευταία φάση, το υπόλλειμμα, η τελική μαύρη μαύρη τρύπα, εκπέμπει βαρυτικά κύματα σε ένα σύνολο συγκεκριμένων τρόπων ταλάντωσης, όπως μια καμπάνα που χτυπάει παράγοντας διακριτούς τόνους.

Εφόσον η γενική σχετικότητα ισχύει, οι συχνότητες και οι ρυθμοί απόσβεσης αυτών των τρόπων ταλάντωσης θα πρέπει να έχουν συγκεκριμένες τιμές που καθορίζονται αποκλειστικά από την μάζα και την ιδιοπεριστροφή (σπιν) του υπολείμματος. Όμως, σε ορισμένες εναλλακτικές θεωρίες, οι τρόποι αυτοί εξαρτώνται επίσης από υποθετικά πεδία και από το ηλεκτρικό φορτίο που θα μπορούσε να έχει το υπόλειμμα.

Η ερευνητική ομάδα εντόπισε πολλαπλούς τρόπους ταλάντωσης ringdown στο βαρυτικό σήμα GW250114. Οι μετρούμενες συχνότητες και οι ρυθμοί απόσβεσής τους συμφωνούσαν με τις προβλέψεις της γενικής σχετικότητας, με αβεβαιότητες που κυμαίνονταν από ±2% έως ±9%. Αναλύοντας και τα τρία στάδια της συγχώνευσης μαζί, τέθηκαν επίσης όρια σε πιθανές αποκλίσεις από την γενική σχετικότητα, τα οποία σε ορισμένες περιπτώσεις είναι 2 έως 3 φορές αυστηρότερα από εκείνα που προέκυψαν από συνδυασμένες αναλύσεις δεκάδων άλλων ασθενέστερων σημάτων.

(*) διαβάστε σχετικά: Βαρυτικά κύματα από την συγχώνευση μαύρων τρυπών δικαιώνουν τον Στίβεν Χόκινγκ και τον Άλμπερτ Αϊνστάιν

διαβάστε περισσότερα: General Relativity Survives a Tough Trial –https://physics.aps.org/articles/v19/s2

Κατηγορίες:ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑ, ΑΣΤΡΟΦΥΣΙΚΗ, ΜΑΥΡΕΣ ΤΡΥΠΕΣ, ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑ

Ετικέτες: ΒΑΡΥΤΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ, PHYSICS