Undele gravitaționale, noua speranță în criza cosmologică legată de expansiunea universului
O nouă metodă de măsurare a expansiunii universului, bazată pe „zumzetul” colectiv al găurilor negre, ar putea oferi un răspuns la una dintre cele mai mari probleme ale cosmologiei moderne: discrepanța dintre diferite metode de calcul al constantei Hubble, care măsoară viteza de expansiune a universului. Cercetătorii speră ca această abordare inovatoare, care utilizează undele gravitaționale, să ofere o perspectivă independentă și să ajute la elucidarea acestei enigme cosmice.
Discrepanțe majore în măsurarea expansiunii cosmice
Problema centrală constă în faptul că estimările constantei Hubble obținute prin metode diferite, bazate pe date distincte, nu sunt concordante. Pe de o parte, există măsurători bazate pe analiza radiației cosmice de fond, adică lumina străveche rămasă de la Big Bang. Pe de altă parte, există metode care folosesc observații ale unor obiecte mai apropiate de noi, precum supernovele și galaxiile. Discrepanța dintre rezultatele obținute prin aceste două abordări a crescut în importanță, fiind considerată un semnal serios că modelul cosmologic standard ar putea avea lacune.
Dacă erorile sistematice nu pot fi identificate, modelul cosmologic standard ar putea avea nevoie de o revizuire majoră. În acest context, o tehnică independentă, care nu depinde de metodele tradiționale, ar putea oferi o soluție. Aici intervin undele gravitaționale, ondulații minuscule în țesătura spațiu-timpului, prezise de teoria relativității generale a lui Einstein.
„Zumzetul” găurilor negre, un nou instrument cosmologic
Noua cercetare propune analiza „zumzetului” colectiv, adică a semnalului de fond format din fuziunile de găuri negre prea îndepărtate pentru a fi detectate individual. Acest „zgomot” conține informații statistice despre numărul de astfel de fuziuni și distribuția lor în spațiu și timp. Logica este relativ simplă, chiar dacă detaliile matematice sunt complexe: dacă universul se extinde mai lent, volumele cosmice corespunzătoare anumitor distanțe sunt mai mari, ceea ce înseamnă că ar trebui să existe mai multe fuziuni de găuri negre, iar „zumzetul” ar fi mai puternic.
Autorii studiului sugerează că această metodă extinde conceptul de „sirene standard”, echivalentul gravitațional al „lumânărilor standard” utilizate în astronomie. În loc să se bazeze pe un singur eveniment luminos sau puternic, noua abordare exploatează întreaga populație de coliziuni nedetectabile dintre găurile negre.
Provocări și perspective viitoare
Metoda are și limitări. Rezultatele depind de modelele folosite pentru a descrie populația de găuri negre. Incertitudinile sunt încă mari, iar metoda nu poate, în forma actuală, să decidă singură dacă tensiunea Hubble este dovada unei fizici noi sau rezultatul unor erori ascunse în măsurătorile existente. Totuși, cercetătorii subliniază că și datele actuale permit deja excluderea unor valori foarte mici pentru constanta Hubble.
Detectorii existenți urmează să fie modernizați, iar pe măsură ce sensibilitatea lor crește, „zumzetul” cosmic ar putea fi detectat în următorii ani. Dacă se confirmă, metoda ar putea oferi o măsurătoare directă, schimbând modul în care înțelegem expansiunea universului. În cadrul colaborării științifice internaționale LIGO-Virgo-KAGRA, datele colectate în următorii ani vor juca un rol crucial în testarea acestei noi abordări cosmologice.
