Ένα ανεπαίσθητο σήμα διάρκειας μόλις 0,2 δευτερολέπτων έφτασε στη Γη έχοντας ταξιδέψει για 1,3 δισεκατομμύρια χρόνια. Προερχόταν από τη σύγκρουση δύο μαύρων τρυπών και αποτέλεσε την πρώτη άμεση ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων στην Ιστορία. Ήταν η στιγμή που η ανθρωπότητα απέκτησε έναν εντελώς νέο τρόπο να εξερευνά το Σύμπαν.

Στις 14 Σεπτεμβρίου 2015, στις 09:50:45 ώρα Γκρίνουιτς, δύο τεράστιοι ανιχνευτές στις Ηνωμένες Πολιτείες κατέγραψαν σχεδόν ταυτόχρονα κάτι που μέχρι τότε υπήρχε μόνο στις εξισώσεις των φυσικών.

Ο ένας ανιχνευτής βρισκόταν στο Λίβινγκστον της Λουιζιάνα και ο δεύτερος στο Χάνφορντ της Ουάσιγκτον, περίπου 3.000 χιλιόμετρα μακριά. Η διαφορά ανάμεσα στις δύο καταγραφές ήταν μόλις επτά χιλιοστά του δευτερολέπτου.

Το σήμα ήταν εξαιρετικά σύντομο. Ξεκινούσε σε χαμηλή συχνότητα, ανέβαινε απότομα και μέσα σε περίπου 0,2 δευτερόλεπτα εξαφανιζόταν.

Όταν οι επιστήμονες μετέτρεψαν τα δεδομένα σε ήχο, προέκυψε ένα χαρακτηριστικό σύντομο «κελάηδημα».

Δεν επρόκειτο, όμως, για έναν ήχο που ταξίδεψε μέσα στο Διάστημα.

Αυτό που είχαν καταγράψει τα όργανα ήταν κάτι πολύ πιο εντυπωσιακό: μια ανεπαίσθητη παραμόρφωση του ίδιου του χωροχρόνου.

Το πρώτο μήνυμα από τη σύγκρουση δύο μαύρων τρυπών

Το σήμα προερχόταν από δύο μαύρες τρύπες που βρίσκονταν σε τροχιά η μία γύρω από την άλλη σε απόσταση περίπου 1,3 δισεκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη.

Η μία είχε μάζα περίπου 36 φορές μεγαλύτερη από εκείνη του Ήλιου και η δεύτερη περίπου 29 φορές μεγαλύτερη.

Για ένα τεράστιο χρονικό διάστημα περιστρέφονταν η μία γύρω από την άλλη, χάνοντας ενέργεια και πλησιάζοντας συνεχώς.

Στις τελευταίες στιγμές πριν από τη σύγκρουση, η κίνησή τους επιταχύνθηκε δραματικά.

Τελικά ενώθηκαν και σχημάτισαν μία νέα μαύρη τρύπα μάζας περίπου 62 Ήλιων.

Κάτι, όμως, έλειπε από την τελική εξίσωση.

Οι αρχικές μαύρες τρύπες είχαν συνολική μάζα περίπου 65 Ήλιων. Η τελική είχε μάζα περίπου 62.

Η μάζα που αντιστοιχούσε περίπου σε τρεις Ήλιους μετατράπηκε σε ενέργεια, η οποία απελευθερώθηκε με τη μορφή βαρυτικών κυμάτων.

Ήταν ένα από τα βιαιότερα γεγονότα που έχουν καταγραφεί ποτέ στο Σύμπαν.

Τι είναι τα βαρυτικά κύματα

Τα βαρυτικά κύματα μπορούν να περιγραφούν ως μικροσκοπικές «ρυτίδες» στον χωροχρόνο.

Παράγονται όταν τεράστια αντικείμενα, όπως μαύρες τρύπες ή άστρα νετρονίων, επιταχύνονται ή συγκρούονται.

Καθώς τα κύματα αυτά ταξιδεύουν, προκαλούν απειροελάχιστες μεταβολές στις αποστάσεις ανάμεσα στα αντικείμενα από τα οποία περνούν.

Η ύπαρξή τους είχε προβλεφθεί ήδη από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν το 1916, στο πλαίσιο της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας.

Για σχεδόν έναν αιώνα, όμως, κανείς δεν είχε καταφέρει να τα καταγράψει άμεσα.

Ο λόγος ήταν απλός: όταν ένα τέτοιο κύμα φτάνει στη Γη, η παραμόρφωση που προκαλεί είναι τόσο μικρή ώστε απαιτείται ένα από τα ακριβέστερα επιστημονικά όργανα που έχουν κατασκευαστεί ποτέ.

Το LIGO και η «μεζούρα» αδιανόητης ακρίβειας

Αυτόν ακριβώς τον ρόλο ανέλαβε το LIGO, Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.

Κάθε εγκατάστασή του διαθέτει δύο κάθετους βραχίονες μήκους τεσσάρων χιλιομέτρων, σχηματίζοντας ένα τεράστιο γράμμα «L».

Μια ακτίνα λέιζερ χωρίζεται στα δύο και κινείται μέσα στους δύο βραχίονες, ανακλώμενη σε εξαιρετικά ακριβείς καθρέφτες.

Όταν ένα βαρυτικό κύμα περάσει μέσα από τη Γη, τεντώνει ανεπαίσθητα τον χώρο προς τη μία κατεύθυνση και τον συμπιέζει προς την άλλη.

Το LIGO μπορεί να αντιληφθεί αυτή τη σχεδόν αδιανόητα μικρή διαφορά.

Στην ιστορική καταγραφή του 2015, η μεταβολή της απόστασης ήταν μικρότερη ακόμη και από ένα ελάχιστο κλάσμα του μεγέθους ενός ατομικού πυρήνα.

Και όμως, ήταν αρκετή.

«Μήπως το σήμα είναι ψεύτικο;»

Όταν εμφανίστηκε το σήμα στις οθόνες, η πρώτη αντίδραση των επιστημόνων δεν ήταν πανηγυρισμός.

Ήταν δυσπιστία.

Το LIGO πραγματοποιούσε κατά καιρούς ελεγχόμενες δοκιμές, στις οποίες εισάγονταν τεχνητά σήματα στα δεδομένα προκειμένου να εξεταστεί εάν οι ομάδες ανάλυσης μπορούσαν να τα εντοπίσουν.

Το νέο σήμα έμοιαζε σχεδόν υπερβολικά τέλειο.

Είχε ακριβώς τα χαρακτηριστικά που περίμεναν οι επιστήμονες από τη συγχώνευση δύο μαύρων τρυπών.

Σύντομα, όμως, διαπιστώθηκε ότι δεν υπήρχε κανένα τεχνητό σήμα εκείνη τη στιγμή.

Άρχισε ένας εξονυχιστικός έλεγχος για κάθε πιθανή επίγεια αιτία.

Σεισμοί, ηλεκτρικές διαταραχές, κεραυνοί, μαγνητικές μεταβολές, ακόμη και οχήματα που κινούνταν κοντά στις εγκαταστάσεις μπήκαν στο μικροσκόπιο.

Τίποτα δεν μπορούσε να εξηγήσει την καταγραφή.

Το σήμα είχε έρθει από το Διάστημα.

Πέντε μήνες μέχρι να ανακοινωθεί η ανακάλυψη

Παρά τη σημασία της ανακάλυψης, οι επιστήμονες δεν έσπευσαν να τη δημοσιοποιήσουν.

Για σχεδόν πέντε μήνες επανέλεγχαν τα δεδομένα, απέκλειαν πιθανές πηγές σφάλματος και συνέκριναν την καταγραφή με τις προβλέψεις της Γενικής Σχετικότητας.

Στις 11 Φεβρουαρίου 2016 έγινε τελικά η ιστορική ανακοίνωση.

Για πρώτη φορά στην Ιστορία είχαν ανιχνευθεί άμεσα βαρυτικά κύματα.

Ταυτόχρονα, ήταν η πρώτη άμεση παρατήρηση της συγχώνευσης δύο μαύρων τρυπών.

Η ανακάλυψη δεν επιβεβαίωνε απλώς ακόμη μία πρόβλεψη του Αϊνστάιν.

Άνοιγε ένα εντελώς νέο παράθυρο στο Σύμπαν.

Για πρώτη φορά η ανθρωπότητα «άκουσε» το Σύμπαν

Μέχρι εκείνη τη στιγμή, σχεδόν όλες οι πληροφορίες που είχαμε για το Διάστημα έφταναν μέσω ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.

Ορατό φως, ραδιοκύματα, υπέρυθρη ακτινοβολία, υπεριώδης ακτινοβολία και ακτίνες Χ ήταν τα βασικά εργαλεία των αστρονόμων.

Τα βαρυτικά κύματα άλλαξαν τους κανόνες.

Μπορούν να μεταφέρουν πληροφορίες από περιοχές και γεγονότα που δεν εκπέμπουν φως και παραμένουν ουσιαστικά αόρατα στα συμβατικά τηλεσκόπια.

Οι μαύρες τρύπες απέκτησαν ξαφνικά «φωνή».

Και η ανθρωπότητα μπορούσε πλέον να παρατηρεί γεγονότα που μέχρι τότε βρίσκονταν κυριολεκτικά μέσα στο σκοτάδι.

Το Νόμπελ και μια νέα εποχή στην Αστρονομία

Το 2017 το Νόμπελ Φυσικής απονεμήθηκε στους Ράινερ Βάις, Μπάρι Μπάρις και Κιπ Θορν για την καθοριστική συνεισφορά τους στο LIGO και στην παρατήρηση των βαρυτικών κυμάτων.

Πίσω από την ανακάλυψη, ωστόσο, βρίσκονταν δεκαετίες επιστημονικής εργασίας και η συνεργασία εκατοντάδων ερευνητών.

Έκτοτε, τα παρατηρητήρια LIGO, Virgo και KAGRA έχουν ανοίξει έναν νέο δρόμο για την Αστροφυσική, καταγράφοντας συγκρούσεις μαύρων τρυπών, συγχωνεύσεις άστρων νετρονίων και άλλα ακραία κοσμικά φαινόμενα.

Η επόμενη μεγάλη πρόκληση είναι η παρατήρηση βαρυτικών κυμάτων από το Διάστημα, με αποστολές νέας γενιάς όπως το ευρωπαϊκό LISA.

Τα 0,2 δευτερόλεπτα που άλλαξαν όσα γνωρίζαμε

Όλα ξεκίνησαν από ένα σήμα που κράτησε λιγότερο από ένα ανοιγοκλείσιμο των ματιών.

Οι δύο μαύρες τρύπες είχαν συγκρουστεί περίπου 1,3 δισεκατομμύρια χρόνια πριν.

Το αποτύπωμα εκείνης της κοσμικής σύγκρουσης συνέχισε να ταξιδεύει μέσα στο Σύμπαν μέχρι που, στις 14 Σεπτεμβρίου 2015, πέρασε μέσα από τη Γη.

Δεν ήταν έκρηξη και δεν ήταν πραγματικός ήχος.

Ήταν ο ίδιος ο χωροχρόνος που δονούνταν.

Και μέσα σε μόλις 0,2 δευτερόλεπτα, η ανθρωπότητα απέκτησε έναν νέο τρόπο να παρατηρεί το Σύμπαν.

Διαβάστε ακόμη: