Sustatu / 2016-02-12 / 656 hitz

LIGO esperimentuaren emaitzei esker, zientzialariek grabitazio uhinak detektatu dituzte, atzo iragarri zutenez. Frogatua geratu da grabitazio indarrek espazio-denbora tolesten dutela, eta erlatibitatearen teoriaren predikzioak (berriz ere) berretsiak geratu dira. Nola prestatu da esperimentua, eta ze uhin zehatz detektatu dute? Jarraian azaltzen saiatuko gara.

Lehenbizi, azter ditzagun tresnak. LIGO esperimentuaren muina bi ikerketa zentro dira, biak berdin eraikiak, AEBetan, baina elkarrengandik oso urruti.

Bietan, L formako bi tunel dira gakoa. L bakoitzaren alde bakoitza 4 kilometro luze da, eta haren barruan, laser izpiak dabiltza jira eta buelta. Laser bat, funtsean, argi izpi kontzentratu bat da. Argiaren abiadura finkoa da, eta hortaz, 4 kilometro horiek egiten, beti denbora berdina ematen du argi izpiak. Demagun, 6 nanosegundu dela denbora hori (zenbaki eta neurri arbitrarioa proposatzen dugu, ulertze aldera).

Ligo neurgailuak, funtsean, horixe neurtzen du. Zenbat denbora ematen du izpiak 4 kilometro horiek egiten? Eta normalean, erantzuna beti izango da berdina, 6 nanosegundu. Denbora neurtzen duen bezala, esan dezakegu neurgailuak behin eta berriro, etengabean, tunelaren luzera neurtzen duela:

• 4 km
• 4 km
• 4 km
• 4 km
• …

Orain, demagun halako batean neurgailuak 6 nanosegundu horiek beharrean, 5.9 nanosegundu neurtu dituela. Erlatibitatearen teoria dagoeneko demostratuaren arabera, ezinezkoa da argia azkarrago iritsi izana, abiadura finkoa baitu argiak. Beraz, aldatu dena tunelaren luzera da: azkarrago iritsi bada argia, hori izan da tunela laburtu egin delako, 4 km  baino motzagoa delako!

Izan ere, horixe detektatu zuten LIGOn iazko irailaren 14an. Neurketak normal zihoazen, baina bat-batean:

• 4 km
• 4 km
• 4 km
• 4.01 km
• 3.99 km
• 4.03 km
• 3.94 km
• 4.08 km
• …

Jarri ditugun kilometro neurri horiek gezurrezkoak dira: ulertzeko erraza izan dadin jarri ditugu magnitude horiek. Tunelaren luzera ez zen neurri handi horietan aldatu, baizik eta, gehienez, protoi baten diametroaren neurrian, baina izatez, tunelaren luzera aldatu egin zen, segundu baten jira-bueltan, gora eta behera bere ohiko neurritik.

Luzera aldaketaren neurria, gainera, bi LIGO zentroetan aurkitu zuten aldi berean. Alegia, ez zen fenomeno lokal bat (lurrikara txiki bat, adibidez), baizik eta espazioaren benetako tolesdura baten aztarna. Izatez, joan den irailaren 14an ez bakarrik LIGO esperimentuko tunelak, Lur planeta osoa eta hemen gauden guztiok aldatu ginen gure luze-zabalen neurrietan, uhinak zeharkatu gintuen neurrian. Protoi erdi bat gizenago, altuago edo meheago izan ginen unetxo batez.

Bi LIGO zentroetako neurgailuek marraztutako luzera-aldaketaren uhina ia berdina da, baina ñabarduretan desberdintzen da, hemen ikusten den bezala:

Azken hilabeteak, beraz, zientzialariek eman dituzte marrazten datu hauen azpian zer nolako uhina zegoen, eta hemen azpitik marraztua dagoena izan zela ondorioztatu dute:

Uhin hori, beraz, fenomeno grabitazional batek eragin du? bai, eta formula matematiko zehatza berregin ahal izan dute, jakiteko zehatz-mehatz zein fenomenok eragin duen uhin zehatz hori. Eta honako fenomenoa izan da:

• Duela 1.300 milioi urte (uhinak denbora hori hartu du gugana iristeko) bi zulo beltz elkartu egin ziren eta zulo beltz bakarra osatu zuten.
• Elkartu baino lehenago zulo beltz bakoitzak antzeko diametroa zuen: 150 kilometro ingurukoa (ez ziren, beraz, oso handiak). Masa desberdina zuten ordea, batak 36 eguzki-masa zituen, eta besteak 29 eguzki-masa.
• Baturak emandako zulo beltz berriak, dena dela, ez dauka 65 eguzki-masako materia beregan, 62koa baizik. Hain zuzen ere, 3 eguzki-masaren pareko materia hedatu eta desegin egin zen batuketak eragindako uhin grabitazionala, eta horren oihartzuna da hona iritsi dena.

Bitxia da, gero, zer nolako zehaztasuna dagoen datu hauetan. Uhinaren forma eta tamaina desberdina izango zen, baldin eta goiko parametro horiek aldatuko balira.

Hala ere, gauza bat ez dakigu: non gertatu zen zulo beltzen bateratze hau. Nola bi LIGO detektagailutan neurtu den uhina, bataren eta bestearen alderaketarekin, nolabaiteko espazio zati bat zehaztu ahal izan da, hego hemisferioaren zeruguneko parte zabal samar bat. Grafiko honek adierazten du probabilitate eremu bat zulo beltzen kokapenari dagokiona.

Bi LIGO detektagailu eduki beharrean, gehiago egon balira martxan irailean, zehaztapen gehiagorekin jakingo genuke kokapena. Izatez, hau da hemendik gutxira munduan zehar egon daitezkeen grabitazio uhinen detektagailuen mapa
Denak martxan direnean, eta neurketen zehaztasuna handitzen bada, uhin grabitazional gehiago (baita ahulagoak ere) detektatu ahal izango dira. Horrekin, astronomiaren fase berri bat hasiko da. Teleskopioz (ikusten den argiarekin) eta irrati-uhinen bidez egin izan da astronomia orain arte; hemendik aurrera, uhin grabitazionalak detektatuz ere fenomeno astronomikoak deskubritu ahal izango dira, hala nola bi zulo beltzen fusio hau.