Colaborarea LIGO-Virgo a anunţat descoperirea unui obiect misterios, cu o masă de 2,6 ori cea a Soarelui. Cercetătorii au măsurat undele gravitaţionale emise în timp ce acest obiect era înghiţit de o gaură neagră cu masa de circa 9 ori mai mare.

Antenele de unde gravitaţionale LIGO şi Virgo au „tremurat” din nou pe 14 august 2019, când unde gravitaţionale emise de contopirea a două obiecte cu mase foarte diferite au ajuns până la noi şi au generat semnale în cele două interferometre.

Undele gravitaţionale nu mai stârnesc mare senzaţie, întrucât până în prezent au fost măsurate mai multe astfel de unde care, generate în coliziuni de găuri negre şi, într-un caz, de stele de neutroni, la distanţe mari faţă de noi, se propagă prin Univers, deformând structura spaţio-temporală, generând mici semnale pe care cercetătorii le interpretează ca să înţeleagă ce fel de obiecte erau cele care au dat naştere acestor unde.

Recent însă cercetătorii au reuşit să observe unde gravitaţionale care au fost generate de o coliziune cosmică deosebită: între o gaură neagră cu masa de aproximativ 23 de ori cea a Soarelui şi un obiect misterios cu masa de 2,6 de ori cea a astrului nostru. Rezultatele acestui studiu au fost publicate recent de către colaborarea LIGO-Virgo într-un articol în revista The Astrophysical Journal Letters.

De ce este atât de interesantă noua coliziune cosmică? Pentru prima dată a fost observat, chiar dacă în mod indirect, un obiect cu masa cuprinsă între cea a celei mai mari stele de neutroni descoperită până în prezent (circa 2,2 ori masa Soarelui) şi a celei mai mici găuri neagre (cu masa în jur de 4 ori cea a Soarelui). Ce este deci obiectul care unindu-se cu gaura neagră de circa 9 ori mai grea a generat undele gravitaţionale? La ora actuală nu se ştie; în orice caz este vorba despre un record. Ar putea să fie vorba despre cea mai mare stea de neutroni de până acum sau de cea mai mică gaură neagră. Diferenţa însă este enormă: stelele de neutroni iau naştere când stele de câteva ori mai mari ca Soarele ajung la sfârşitul vieţii, adică consuma în reacţiile nucleare din interior tot combustibilul pe care îl au la dispoziţie, explodează dând naştere unei supernove, care lăsa în urma ei steaua de neutroni. Găurile negre se formează – cel puţin cele cu masa de câteva ori cea a Soarelui – din stele cu mase mari, mai mari decât cele care dau naştere stelelor de neutroni – când acestea ajung la sfârşitul vieţii colapsează într-o gaură neagră, un mister al fizicii moderne întrucât nimeni nu ştie ce se ascunde în interiorul acesteia.

Dacă obiectul cu masa 2,6 ori cea a Soarelui ar fi fost o stea de neutroni acest lucru ar reprezenta o  descoperire incredibilă – deoarece această masă este peste limita teoretică prevăzută pentru astfel de stele.

Astronomii au îndreptat telescoapele lor spre regiunea de unde veneau undele gravitaţionale în speranţa că vor capta şi ceva semnale electromagnetice cum ar fi fost de aşteptat dacă era vorba de o stea de neutroni; nu au văzut însă nimic, ceea ce totuşi nu ar fi de mirare întrucât undele gravitaţionale provin de la o distanţă de circa 800 de milioane de ani lumină, deci o distanţă foarte mare.

După unirea celor două obiecte a luat naştere o gaură neagră cu masa de aproximativ 25 de ori cea a Soarelui; diferenţa dintre suma maselor iniţiale şi cea a găurii negre finale fiind emisă sub formă de energie a undelor gravitaţionale.

Undele gravitaţionale sunt un instrument incredibil pentru explorarea Universului şi, precum în acest caz, ne permit să vedem fenomene care sunt generate de corpuri cosmice care aşteaptă încă să fie clasificate şi înţelese. Atât stelele de neutroni cât şi găurile negre sunt studiate intens tocmai pentru că ar putea să ne ajute să înţelegem mai bine aspecte ale teoriei care descrie Universul: de la fizică nucleară la gravitaţie.

[Articol scris de Cătălina Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi Luminiţa Costea, profesor la Colegiului Naţional “Mihai Viteazul”, Sfântu Gheorghe]