Οι εκρήξεις των ακτίνων γάμμα οδηγούν την έρευνα για τα βαρυτικά κύματα

Τα βαρυτικά κύματα (Gravitational waves-GWs)-οι ρυτιδώσεις στο χωρόχρονο που πρόβλεψε ο Einstein-ποτέ δεν παρατηρήθηκαν απευθείας. Η ανίχνευσή τους είναι περίπλοκη εξ αιτίας του γεγονότος ότι τα GWs θα έχουν μια εξαιρετικά μικρή επίδραση στους ανιχνευτές και αυτό επειδή οι πλέον υποσχόμενες πηγές τους (όπως οι μαύρες τρύπες ή τα ζεύγη των άστρων νετρονίων) είναι τόσο μακριά από τη Γη που το πλάτος των κυμάτων θα είναι εξαιρετικά μικρό όταν θα φτάνουν σε μας.

Για να αντιμετωπίσουν αυτή την πρόκληση, οι ερευνητές ανάπτυξαν υπερευαίσθητα, βασισμένα σε laser, συμβολόμετρα που θα ανιχνεύσουν το πέρασμα ενός GW μετρώντας τις υπερβολικά μικρές διαφορές μήκους μεταξύ δυο γιγαντιαίων (κλίμακας χιλιομέτρου) κάθετων βραχιόνων του συμβολόμετρου. Καθώς οι ταυτόχρονες μετρήσεις από διαφορετικούς ανιχνευτές που βρίσκονται σε μακρινές αποστάσεις μεταξύ τους είναι ο καλύτερος τρόπος να αποκλειστούν τα λάθος σήματα, δυο μεγάλες διεθνείς συνεργασίες-το Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), με παρατηρητήρια σε Louisiana και Washington και το Virgo, ένα συμβολόμετρο laser για την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων που λειτουργεί στην Ιταλία-συνεργάστηκαν μεταξύ τους για την έρευνα. Οι ερευνητές συγχρόνισαν τις έρευνές τους με το χρόνο άφιξης των εκρήξεων ακτίνων γάμμα (gamma-ray bursts-GRBs), που συνδέονται με ορισμένα αστρονομικά γεγονότα τα οποία θεωρούνται ότι απελευθερώνουν βαρυτικά κύματα. Τα δεδομένα των GRBs παρέχονται από το διαπλανητικό δίκτυο (InterPlanetary Network) δορυφόρων και άλλων διαστημοσυσκευών.

Ξεκινώντας το 2005, οι δυο ερευνητικές ομάδες μελέτησαν για πέντε χρόνια 508 GRBs-την πιο εκτενή μέχρι σήμερα αναζήτηση, βασισμένη στα GRBs, με διπλάσια, συγκρινόμενη με τις προηγούμενες έρευνες, βελτίωση της στατιστικής των σημάτων. Αλλά, στο πλαίσιο της ευαισθησίας των ανιχνευτών τους, δεν παρατήρησαν βαρυτικά κύματα. Σύμφωνα με τα δεδομένα τους, οι πηγές των GRBs που παρατηρήθηκαν ήταν πολύ μακριά για να παράγουν ανιχνεύσιμα GWs. Όμως η ανάλυση των ευρημάτων αφήνει περιθώρια ελπίδας. Με πηγές βαρυτικών κυμάτων σε συγκρίσιμες αποστάσεις, σχεδιασμένες βελτιώσεις στους ανιχνευτές των LIGO και Virgo θα δώσουν στους ερευνητές μια ευκαιρία να επισημανθούν τα «άπιαστα» κύματα όταν οι ερευνητικές ομάδες αρχίσουν να συλλέγουν δεδομένα και πάλι το 2015.

Περίληψη της εργασίας στο: http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.113.011102

Πηγή: APS