Dacă Universul ar purta cicatricile invizibile ale celor mai violente evenimente din istoria sa? Fizicienii teoreticieni au propus recent, printr-un articol postat pe baza de preprinturi arXiv, o nouă modalitate de a testa o predicție fascinantă a teoriei relativității generale a lui Einstein: memoria gravitațională. Acest fenomen, niciodată observat înainte în mod direct, indică o schimbare permanentă în însăși structura spațiului-timp cauzată de trecerea undelor gravitaționale. Aceste ondulații cosmice, generate de evenimente cataclismice precum fuziunile găurilor negre, ar putea lăsa o amprentă de durată asupra cosmosului.
Pentru a înțelege acest concept, să ne întoarcem la elementele de bază ale relativității generale a lui Einstein. Conform acestei teorii, obiectele masive distorsionează spațiu-timp, așa cum o minge plasată pe o foaie întinsă creează curbură. Când aceste obiecte masive accelerează (ca două găuri negre care se învârt împreună înainte de a se îmbina), ele generează unde gravitaționale: ondulații care se propagă prin Univers cu viteza luminii. Aceste unde gravitaționale au fost deja detectate de observatoare precum LIGO și Virgo, care măsoară micile perturbări pe care le provoacă pe măsură ce trec prin Pământ. Cu toate acestea, memoria gravitațională este diferită: se referă la schimbarea permanentă lăsată de aceste unde după ce trec. Imaginează-ți valuri pe un lac care rămân înghețate pentru totdeauna în loc să se calmeze. Această cicatrice cosmică este pe care oamenii de știință speră acum să o identifice.
Dificultatea acestei cercetări constă în faptul că această amprentă este extrem de subtilă. Cercetătorii cred că ar putea fi ascuns în fondul cosmic cu microunde, strălucirea slabă reziduală de la Big Bang care scaldă întregul Univers. Această radiație fosilă, cartografiată cu precizie de sateliți precum Planck, conține informații valoroase despre fazele timpurii ale Universului. Analizând fondul cosmic de microunde, oamenii de știință speră să detecteze variații minuscule de temperatură (de ordinul a o miliardime de grad) care ar putea trăda trecerea undelor gravitaționale antice. Aceste tulburări ar fi ca amprentele lăsate de evenimente violente, cum ar fi fuziunea găurilor negre supermasive sau a supernovelor.
Confirmarea memoriei gravitaționale ar oferi o validare suplimentară a teoriei lui Einstein, la fel cum a făcut-o prima detectare a undelor gravitaționale în 2015. Cu toate acestea, implicațiile sale ar depăși cu mult acest lucru. Studiind aceste amprente de durată, astrofizicienii ar putea obține perspective fără precedent asupra frecvenței și naturii fuziunilor găurilor negre din universul timpuriu. Acest lucru ar putea dezvălui dacă aceste evenimente au fost mai frecvente în primele etape ale evoluției cosmice, oferind astfel indicii despre formarea galaxiilor și creșterea găurilor negre supermasive. Mai mult, această memorie gravitațională ar putea fi un instrument valoros pentru sondarea proceselor astrofizice care sunt încă puțin înțelese. Fiecare variație detectată în fundalul cosmic cu microunde ar putea spune povestea unui eveniment cataclismic care a avut loc cu miliarde de ani în urmă.
În ciuda perspectivelor interesante, această căutare va fi dificilă. Variațiile de temperatură cauzate de memoria gravitațională sunt atât de mici încât rămân dincolo de capacitatea instrumentelor actuale. Din acest motiv, cercetătorii trebuie să-și perfecționeze modelele și să aștepte sosirea unor telescoape mai sensibile pentru a spera să detecteze aceste distorsiuni subtile.
O altă provocare este complexitatea calculelor necesare pentru izolarea acestor semnale. Astrofizicienii trebuie să țină cont de diversitatea maselor și frecvențelor fuziunilor găurilor negre, precum și de multe alte influențe care pot perturba fundalul cosmic cu microunde.
Universul păstrează într-adevăr o amintire a catastrofelor cosmice? Datorită perseverenței oamenilor de știință și inovațiilor tehnologice viitoare, s-ar putea să avem răspunsul în curând.
