Ένα νέο θεωρητικό μοντέλο από Ιάπωνα αστροφυσικό έρχεται να ανατρέψει την έως τώρα κατανόηση της επιστήμης για τα «κοσμικά ηχητικά κύματα» που εκπέμπονται από τις πιο βίαιες συγκρούσεις στο Σύμπαν: τις συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών. Σύμφωνα με τη μελέτη του καθηγητή Hayato Motohashi του University of Tokyo Metropolitan, τα βαρυτικά κύματα δεν είναι τόσο «καθαρά» και προβλέψιμα όσο θεωρούσαμε, αλλά εμπεριέχουν ένα πολυπλοκότερο μοτίβο «συντονισμών» που αποκαλύπτει νέα στοιχεία για τη Φυσική των μαύρων τρυπών.
Τα βαρυτικά κύματα είναι μικροσκοπικές κυματώσεις στον ιστό του χωροχρόνου, που δημιουργούνται όταν τεράστια σώματα, όπως οι μαύρες τρύπες, περιδινίζονται και συγχωνεύονται. Οι επιστήμονες βασίζονται σε θεωρητικά μοντέλα για να αποκωδικοποιήσουν τα εξαιρετικά αμυδρά αυτά σήματα, τόσο λίγο πριν από τη σύγκρουση όσο και μετά.
Μετά τη συγχώνευση, το νέο, ενιαίο μαύρο σώμα θεωρητικά εκπέμπει χαρακτηριστικά βαρυτικά κύματα που οι αστρονόμοι αποκαλούν quasinormal modes (QNMs) ή «ημι-κανονικές ταλαντώσεις». Αυτά τα κύματα, σαν τον ήχο μιας καμπάνας που σβήνει σιγά-σιγά, υποτίθεται ότι αντικατοπτρίζουν τις βασικές ιδιότητες της μαύρης τρύπας: τη μάζα της και την περιστροφή της.
Ωστόσο, από το 1997, οι επιστήμονες είχαν εντοπίσει μία ανωμαλία: μια συγκεκριμένη ταλάντωση φαινόταν «εκτός συγχρονισμού», χωρίς εξήγηση. Το εύρημα αυτό υποδήλωνε ότι οι ταλαντώσεις δεν εξελίσσονται ανεξάρτητα, αλλά επιδρούν μεταξύ τους με τρόπο πολύπλοκο και μη γραμμικό. Η θεωρία αυτή άφηνε ανοιχτό το ενδεχόμενο η εσωτερική δομή των μαύρων τρυπών και τα κύματα που αυτές εκπέμπουν, να είναι πολύ πιο σύνθετη απ’ όσο γνωρίζαμε.
Η νέα μελέτη του Motohashi προχωρά αυτή την υπόθεση ακόμα παραπέρα. Ο Ιάπωνας αστροφυσικός απέδειξε θεωρητικά ότι η «παραφωνία» που είχε παρατηρηθεί ήταν αποτέλεσμα αλληλεπίδρασης δύο διαφορετικών ταλαντώσεων. Μάλιστα, σύμφωνα με τον ίδιο, τέτοιου είδους αλληλεπιδράσεις δεν είναι μεμονωμένες, αλλά συστηματικές, δηλαδή αποτελούν θεμελιώδες χαρακτηριστικό της Φυσικής των μελανών οπών.
Η σημασία αυτών των ανακαλύψεων δεν περιορίζεται στη θεωρία. Οι επιστήμονες επισημαίνουν ότι οι μορφές και οι συχνότητες των QNMs επηρεάζονται από τη γεωμετρία του χωροχρόνου γύρω από τη μαύρη τρύπα. Μελετώντας τις παρεκκλίσεις από τις αναμενόμενες συχνότητες, μπορούμε να εντοπίσουμε ατέλειες ή ασυμμετρίες στη μορφή της μαύρης τρύπας, ένα εργαλείο που θυμίζει το πώς οι ρωγμές σε μια καμπάνα αλλάζουν τον ήχο της.
Αυτές οι ατέλειες, παρόλο που φθείρονται με τον χρόνο, αφήνουν προσωρινό αποτύπωμα στις ταλαντώσεις, προσφέροντας ενδεχομένως ενδείξεις για νέα Φυσική πέρα από τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας.
Όπως δηλώνει ο Motohashi:
Τα ευρήματά μας ανοίγουν τον δρόμο για αυστηρότερες εξετάσεις των μαύρων τρυπών και για την εξερεύνηση νέας Φυσικής στη βαρύτητα.
Η μελέτη θεωρείται ορόσημο για τη σύγχρονη αστροφυσική και αναμένεται να διαμορφώσει την κατανόηση της ανθρωπότητας για τις πιο ακραίες δομές του Σύμπαντος, τις μαύρες τρύπες.
[via]
