La aproape un deceniu de la detectarea istorică a primelor unde gravitaționale, o descoperire care a confirmat ultima mare predicție a lui Albert Einstein și a deschis o nouă fereastră către univers, oamenii de știință continuă să fie uimiți de secretele pe care le dezvăluie aceste „ondulații” ale spațiu-timpului. Colaborarea internațională LIGO-Virgo-KAGRA a anunțat astăzi detectarea celei mai colosale fuziuni de găuri negre observate vreodată, un eveniment atât de masiv și de bizar, încât sfidează modelele actuale privind evoluția stelară și formarea găurilor negre, forțând fizicienii să reevalueze ceea ce credeau că știu despre cele mai violente fenomene din cosmos.
Anatomia unui cataclism cosmic: Semnalul GW231123
Semnalul, denumit oficial GW231123 (după data la care a fost observat, 23 noiembrie 2023), este un ecou cosmic al unui eveniment de o magnitudine fără precedent. Două găuri negre enorme, una cu o masă de 137 de ori mai mare decât cea a Soarelui și cealaltă de 103 ori, s-au rotit una în jurul celeilalte cu o viteză fantastică – de 400.000 de ori mai rapid decât rotația Pământului – înainte de a fuziona într-o singură gaură neagră gigantică, cu o masă finală de aproximativ 225 de mase solare.
Pentru a pune această dimensiune în perspectivă, deținătorul recordului anterior, semnalul GW190521, a rezultat într-o gaură neagră finală de „doar” 140 de mase solare. Noul eveniment este, așadar, considerabil mai masiv și mai energetic.
Un mister științific: De ce nu ar trebui să existe această fuziune?
Problema fundamentală care îi nedumerește pe astrofizicieni este însăși existența celor două găuri negre care au fuzionat. Conform modelelor standard de evoluție stelară, stelele supermasive care ar putea da naștere unor găuri negre de peste 65-120 de mase solare nu ar trebui să se prăbușească direct într-o gaură neagră. În schimb, ele ar trebui să treacă printr-un fenomen numit „instabilitate de pereche” (pair-instability), în urma căruia ar exploda atât de violent, încât nu ar lăsa în urmă nicio rămășiță – nici gaură neagră, nici stea neutronică. Existența unui „decalaj de masă” (mass gap) în această zonă era o predicție cheie a astrofizicii.
Semnalul GW231123, cu cele două componente ale sale situate exact în acest interval „interzis”, reprezintă o provocare directă la adresa acestor modele. „Este cea mai masivă gaură neagră binară pe care am observat-o prin unde gravitaționale și reprezintă o adevărată provocare pentru înțelegerea noastră privind formarea găurilor negre,” a declarat Mark Hannam, fizician la Universitatea Cardiff și membru al colaborării LIGO.
Ipoteze și noi piste de cercetare
O posibilă explicație, avansată de Hannam, este că cele două găuri negre nu s-au format direct din colapsul unor stele, ci sunt ele însele rezultatul unor fuziuni anterioare, ierarhice, ale unor găuri negre mai mici. Acest scenariu, al unor „găuri negre de a doua generație”, ar putea explica existența lor în intervalul de masă „interzis”.
Complexitatea este sporită și de o altă caracteristică a semnalului. „Găurile negre par să se rotească foarte rapid – aproape de limita permisă de teoria relativității generale a lui Einstein,” a explicat Charlie Hoy, fizician la Universitatea din Portsmouth. „Acest lucru face ca semnalul să fie dificil de modelat și de interpretat. Este un studiu de caz excelent pentru a impulsiona dezvoltarea uneltelor noastre teoretice.”
O fereastră către universul invizibil
Descoperirea a fost posibilă datorită rețelei globale de observatoare de unde gravitaționale – LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) din SUA, Virgo din Italia și KAGRA din Japonia. Spre deosebire de telescoapele clasice, care „văd” universul prin lumină, aceste observatoare „ascultă” vibrațiile subtile ale țesăturii spațiu-timpului, provocate de cele mai violente evenimente cosmice. Această metodă permite detectarea unor fenomene complet invizibile, precum fuziunea a două găuri negre.
Descoperirile detaliate despre GW231123 urmează să fie prezentate săptămâna viitoare în cadrul unei conferințe internaționale majore de la Glasgow, Marea Britanie, după care datele vor fi făcute publice pentru întreaga comunitate științifică. „Va dura ani de zile pentru ca întreaga comunitate să descifreze complet acest model intricat de semnal și toate implicațiile sale,” a adăugat Gregorio Carullo, de la Universitatea din Birmingham.
Lumea în care trăim ar putea fi înghițită de o gaură neagră supermasivă
