Cosmosul este un loc al misterelor greu de pătruns, mai ales când vine vorba de începutul său. Deși avem instrumente sofisticate pentru a observa stelele și galaxiile, primele momente ale Universului rămân ascunse în umbrele trecutului îndepărtat. Pentru a străpunge acest văl, oamenii de știință se îndreaptă către o descoperire relativ recentă: undele gravitaționale. Aceste ondulații ale spațiu-timpului prezise de teoria relativității a lui Einstein ne-ar putea oferi o nouă perspectivă asupra acestei perioade îndepărtate pe care nu o putem vedea direct.
Conform teoriei relativității generale a lui Einstein, obiectele masive precum găurile negre sau stelele neutronice distorsionează spațiul-timp din jurul lor. Când aceste obiecte interacționează între ele, ele creează ondulații în spațiu-timp, numite unde gravitaționale. Aceste unde se propagă prin Univers cu viteza luminii. Detectarea acestor unde este o provocare uriașă, deoarece efectele lor sunt incredibil de subtile. Detectoarele moderne, cum ar fi LIGO și Virgo, sunt concepute pentru a măsura variații mici de distanță, mai mici decât dimensiunea unui atom, provocate de trecerea acestor unde. Folosind aceste instrumente de înaltă precizie, am reușit să observăm evenimente cosmice spectaculoase, cum ar fi coliziunile cu găurile negre și fuziunile stelelor neutronice. Odată cu aceste progrese, astrofizicienii doresc acum să folosească undele gravitaționale pentru a explora primele momente ale universului, o perioadă care rămâne dincolo de accesul instrumentelor noastre de detectare a luminii.
Imediat după Big Bang, Universul era opac la lumină, deoarece era format dintr-o plasmă densă de particule încărcate. Această perioadă, numită Epoca recombinării, a durat aproximativ 380.000 de ani. Abia după această perioadă fotonii s-au putut mișca liber, dând naștere fondului cosmologic de microunde, prima lumină vizibilă pe care o putem observa astăzi. Cu alte cuvinte, dincolo de acești 380.000 de ani după Big Bang, Universul ne este inaccesibil. Pe de altă parte, undele gravitaționale au putut călători liber încă din primele momente. Spre deosebire de lumină, ele nu sunt afectate de materie și pot trece prin cosmos fără a fi absorbite. Aceasta înseamnă că aceste unde ne pot furniza informații pe perioade de timp pe care nu le putem studia altfel.
Recent, cercetătorii au dezvoltat o abordare inovatoare pentru a studia aceste unde gravitaționale. Punctul lor de plecare nu a vizat în mod direct aceste structuri, ci fizica plasmelor din reactoarele de fuziune nucleară. Fuziunea nucleară, procesul care alimentează stelele, ar putea oferi într-o zi o sursă nelimitată de energie curată. Ecuațiile care guvernează comportamentul plasmelor din aceste reactoare sunt complexe, dar au similarități cu cele care descriu undele gravitaționale. Folosind modele matematice din fizica plasmei, cercetătorii au reușit să-și adapteze ecuațiile pentru a explora modul în care undele gravitaționale interacționează cu materia. Această abordare a arătat că interacțiunile dintre undele gravitaționale și particule ar putea oferi indicii valoroase despre condițiile Universului imediat după Big Bang.
Concret, cercetătorii au descoperit că, deși nu aruncă umbre precum lumina, undele gravitaționale pot influența materia într-un mod măsurabil. Studiind modul în care aceste unde afectează materia și radiațiile pe care le putem observa astăzi, oamenii de știință speră să obțină informații indirecte despre etapele incipiente ale universului. Această abordare teoretică, publicată în Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, este încă în dezvoltare. Formulele matematice dezvoltate până acum sunt promițătoare, dar vor fi necesare eforturi suplimentare pentru a obține rezultate semnificative. Scopul lor va fi să înțeleagă modul în care ondulațiile spațiu-timp-ului au interacționat cu materia primitivă și cum ar putea fi detectate aceste interacțiuni prin observațiile curente.
