Τα βαρυτικά κύματα προβλέπονται από τη γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν το 1916, αλλά είναι εξαιρετικά δύσκολο να εντοπιστούν και χρειάζονται πολλές δεκαετίες για να τα παρατηρήσουμε. Τώρα, με τη βοήθεια ενός υπερυπολογιστή που ονομάζεται SUGAR (Σύμπλεγμα βαρύτητας και σχετικότητας του Πανεπιστημίου των Συρακουσών), δύο χρόνια δεδομένων που συλλέχθηκαν από το παρατηρητήριο βαρυτικών κυμάτων του ιντερφερόμετρου λέιζερ (LIGO) θα αναλυθούν για να βρεθούν κύματα βαρύτητας. Μόλις εντοπιστεί, ελπίζεται ότι θα βρεθεί η θέση μερικών από τα πιο ισχυρά συγκρούσεις και εκρήξεις του Σύμπαντος, ίσως ακόμη και να ακουστεί το μακρινό χτύπημα των ουράνιων μαύρων τρυπών…
Τα βαρυτικά κύματα ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός και διαδίδονται σε όλο τον κόσμο. Όπως οι κυματισμοί στην επιφάνεια μιας λίμνης σε μέγεθος σύμπαντος, ταξιδεύουν μακριά από το σημείο προέλευσής τους και θα πρέπει να ανιχνευθούν καθώς διασχίζουν το ύφασμα του χωροχρόνου, περνώντας μέσα από την κοσμική γειτονιά μας. Τα βαρυτικά κύματα δημιουργούνται από μαζικά αστρικά γεγονότα όπως οι σουπερνόβες (όταν τα γιγαντιαία αστέρια εξαντλούνται από καύσιμα και εκρήγνυνται) ή συγκρούσεις μεταξύ τεράστιων αστροφυσικών συμπαγών αντικειμένων φωτοστέφανο (MACHOs) όπως μαύρες τρύπες ή αστέρια νετρονίων. Θεωρητικά θα πρέπει να δημιουργούνται από οποιοδήποτε αρκετά μαζικό σώμα στο Σύμπαν που ταλαντεύεται, διαδίδεται ή συγκρούεται.
Το LIGO, ένα πολύ φιλόδοξο κοινό έργο 365 εκατομμυρίων δολαρίων (χρηματοδοτούμενο από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών) μεταξύ του MIT και του Caltech που ιδρύθηκε από τους Kip Thorne, Ronald Drever και Rainer Weiss, άρχισε να παίρνει δεδομένα το 2005. Το LIGO χρησιμοποιεί ένα συμβολόμετρο λέιζερ για να ανιχνεύσει τη διέλευση των βαρυτικών κυμάτων. Καθώς ένα κύμα περνά από τον τοπικό χωροχρόνο, το λέιζερ θα πρέπει να παραμορφωθεί ελαφρώς, επιτρέποντας στο ιντερφερόμετρο να ανιχνεύσει διακύμανση χωροχρόνου. Μετά από δύο χρόνια λήψης δεδομένων από το LIGO, μπορεί να ξεκινήσει η αναζήτηση των υπογραφών βαρυτικών κυμάτων. Αλλά πώς μπορεί το LIGO να εντοπίσει κύματα που δημιουργούνται από μαύρες τρύπες; Εδώ μπαίνει η ΖΑΧΑΡΗ.
Ο βοηθός καθηγητής του Πανεπιστημίου των Συρακουσών Ντάνκαν Μπράουν, με συναδέλφους του στο πρόγραμμα Simulating eXtreme SpacAYS (SXS) (συνεργασία με το Πανεπιστήμιο Caltech και Cornell), συναρμολογεί το SUGAR με σκοπό να προσομοιώσει δύο συγκρούσεις μαύρων οπών. Αυτή είναι μια τόσο περίπλοκη κατάσταση που απαιτείται ένα δίκτυο 80 υπολογιστών, που περιέχουν 320 CPU με 640 Gigabytes RAM για τον υπολογισμό της σύγκρουσης και της δημιουργίας βαρυτικών κυμάτων (ως σύγκριση, ο φορητός υπολογιστής στον οποίο πληκτρολογώ έχει έναν CPU με δύο Gigabytes RAM…). Ο Brown διαθέτει επίσης 96 Terabyte χώρου στο σκληρό δίσκο στον οποίο θα αναλύσει τα δεδομένα LIGO. Αυτό θα είναι ένας τεράστιος πόρος για την ομάδα SXS, αλλά θα χρειαστεί για τον υπολογισμό των εξισώσεων σχετικότητας του Αϊνστάιν.
“Η αναζήτηση βαρυτικών κυμάτων είναι σαν να ακούτε το σύμπαν. Διαφορετικά είδη γεγονότων παράγουν διαφορετικά μοτίβα κυμάτων. Θέλουμε να προσπαθήσουμε να εξαγάγουμε ένα μοτίβο κύματος - έναν ειδικό ήχο - που ταιριάζει με το μοντέλο μας από όλο τον θόρυβο στα δεδομένα LIGO" - Ντάνκαν Μπράουν
Συνδυάζοντας τις δυνατότητες παρατήρησης του LIGO και την υπολογιστική ισχύ του SUGAR (που χαρακτηρίζει την υπογραφή των βαρυτικών κυμάτων της μαύρης τρύπας), ίσως να βρεθούν άμεσες ενδείξεις βαρυτικών κυμάτων. κάνοντας το πρώτο απευθείας δυνατές παρατηρήσεις μαύρων οπών «ακούγοντας» τα βαρυτικά κύματα που παράγουν.
Πηγή: Science Daily
