Širenje gravitacionih talasa kroz materiju moglo bi da otkrije talase u prostor-vrijemenu koje generiše Veliki prasak.
Dva plazma fizičara su koristila širenje elektromagnetnih talasa kroz plazmu kao analogiju za gravitacione talase, osmislivši skup jednačina koje opisuju šta treba tražiti dok gravitacioni talasi putuju kroz zvezde i gas u dubinama svemira.
Ovi znaci bi mogli da otkriju neuhvatljive gravitacione talase koji putuju kroz svemir izvan naše uske mogućnosti da ih otkrijemo – džinovske, niskofrekventne talase generisane sudarom supermasivnih crnih rupa, manje zujanje koje stvaraju binarne bele patuljke u orbiti i kolosalno zvonjenje proširenje Univerzuma, samo delići sekunde nakon Velikog praska.
„Ne možemo direktno da vidimo rani Univerzum, ali ga možda možemo videti indirektno ako pogledamo kako su gravitacioni talasi iz tog vremena uticali na materiju i zračenje koje možemo da posmatramo danas“, kaže fizičar Dipen Garg sa Univerziteta Prinston.
Gravitacione talase koji su nastali usled sudara dve crne rupe zvezdane mase prvi put su otkrili ljudi 2015. godine, na udaljenosti od 1,4 milijarde svetlosnih godina. Prvo što je Ajnštajn predvideo, gravitacioni talasi su poput talasa u jezeru: samo prostor-vreme koje se proteže i skuplja od gravitacionog poremećaja izazvanog masivnim događajem.
Instrument koji je detektovao ove talase, dakle, nije bio teleskop, već precizan niz lasera i ogledala koji reaguju na savijanje prostor-vremena, proizvodeći obrazac koji naučnici mogu da dešifruju da bi odredili karakteristike izvora gravitacionih talasa. Ali tehnologija je ograničena: trenutno smo u mogućnosti da detektujemo samo gravitacione talase u zvezdanoj masi – crna rupa i neutronska zvezda u režimu sudara.
Drugi izvori gravitacionih talasa su mnogobrojni, ali trenutno – i verovatno samo malo – van domašaja. Ali Garg i njegov kolega, fizičar Ilja Dodin iz Prinstonske Laboratorije za fiziku plazme, shvatili su tokom svog istraživanja fuzije plazme da bi mogao postojati drugi način da se vide ovi trenutno skriveni talasi.
Fuzija plazme bi jednog dana mogla biti alternativni i čist izvor energije za napajanje sveta, ali pred njom je dug put. Jedna stvar koju naučnici trebaju je detaljan model koji opisuje način na koji elektromagnetni talasi putuju kroz plazmu. I ispostavilo se da bi trebalo da bude izuzetno slično načinu na koji se gravitacioni talasi kreću kroz materiju.
„U osnovi smo postavili mašineriju plazma talasa da radi na problemu gravitacionog talasa“, objašnjava Garg.
Prema radu para, širenje gravitacionih talasa kroz materiju trebalo bi da proizvede signal koji se može detektovati – promene, na primer, u svetlosti koju proizvode zvezde, ili ogromnim oblacima gasa u prostorima između zvezda.
Ovo ne samo da bi moglo otkriti gravitacione talase koji su trenutno izvan naših mogućnosti detekcije, već bi naučnicima pružilo i novi alat za proučavanje zvezda. Na primer, karakteristike svetlosnog signala generisanog gravitacionim talasima u zvezdama mogu se promeniti na osnovu unutrašnje strukture i gustine zvezde.
Pošto je unutrašnje smicalice zvezda prilično teško uočiti, gravitacioni talasi bi mogli biti moćno novo sredstvo u kompletu za ovu oblast astronomije. Rad tima bi se takođe mogao pokazati korisnim u događajima gravitacionih talasa koje možemo otkriti: spajanje crnih rupa zvezdane mase i neutronskih zvezda.
Drugim rečima, čini se da je par identifikovao ono što bi se moglo pokazati kao multifunkcionalan i neophodan novi način razumevanja kosmosa. Sledeći korak, kažu, biće korišćenje za pokušaj analize nekih stvarnih podataka.
„Mislio sam da će ovo biti mali, šestomesečni projekat za diplomce koji bi uključivao rešavanje nečeg jednostavnog“, kaže Dodin. „Ali kada smo počeli da kopamo dublje u temu, shvatili smo da se vrlo malo razume o problemu i da bismo ovde mogli da uradimo neki vrlo osnovni teorijski rad.
