Τα βαρυτικά κύµατα είναι κυµατισµοί στο κατά τα άλλα σκληρό, άκαµπτο ύφασµα του χωροχρόνου που παράγονται από τα πιο βίαια φαινόµενα που µπορεί να προσφέρει ο Κόσµος-πράγµατα όπως η έκρηξη άστρων και οι συγκρούσεις µεταξύ υπέρπυκνων αστέρων νετρονίων ή η συγχώνευση µαύρων οπών. Τα όργανα µας δεν ήταν αρκετά ευαίσθητα για να τα ανιχνεύσουν µέχρι πολύ πρόσφατα.
Το 1916, ο Άλµπερτ Αϊνστάιν πρότεινε ότι τα βαρυτικά κύµατα θα µπορούσαν να είναι ένα φυσικό αποτέλεσµα της γενικής θεωρίας της σχετικότητας, η οποία λέει ότι τα πολύ ογκώδη αντικείµενα παραµορφώνουν τον ιστό του χρόνου και του χώρου-ένα φαινόµενο που αντιλαµβανόµαστε ως βαρύτητα. Πολύ ογκώδη αντικείµενα θα πρέπει να ζαρώνουν τον χωρόχρονο και να στέλνουν αυτές τις παραµορφώσεις σε όλο τον κόσµο, όπως οι κυµατισµοί που απλώνονται σε µια λίµνη µε την ταχύτητα του φωτός.
Αν και πολλοί άλλοι επιστήµονες αποδέχθηκαν την πρόβλεψη του Αϊνστάιν, ο ίδιος ο Αϊνστάιν δεν ήταν απόλυτα πεπεισµένος ότι είχε δίκιο. Τις επόµενες δεκαετίες, ασχολήθηκε συνεχώς µε το ζήτηµα των βαρυτικών κυµάτων και κατά καιρούς δηµοσίευε έγγραφα που διέψευδαν την αρχική του ιδέα.
Τη στιγµή που τα βαρυτικά κύµατα φτάνουν σε εµάς από τα µακρινά γεγονότα που τα γεννούν, παραµορφώνουν το χωρόχρονο κατά ένα εξαιρετικά µικροσκοπικό ποσό. Η παραµόρφωση είναι πολλές φορές µικρότερη από το πλάτος ενός πρωτονίου, ενός από τα σωµατίδια στον πυρήνα ενός ατόµου. Η µέτρηση τέτοιων µικρών αλλαγών στο µήκος είναι σχεδόν αδύνατη για τα περισσότερα όργανα.
Στη δεκαετία του 1970, οι επιστήµονες που παρατηρούσαν ένα ζευγάρι πάλσαρ που περιφέρονταν το ένα γύρω από το άλλο, ανίχνευσαν έµµεσα βαρυτικά κύµατα για πρώτη φορά. Χρησιµοποιώντας το γιγάντιο ραδιοτηλεσκόπιο στο Arecibo του Πουέρτο Ρίκο, η οµάδα είχε µετρήσει τις τροχιές των δύο πάλσαρ και είχε διαπιστώσει ότι κινούνταν πιο κοντά µεταξύ τους. Για να συµβεί αυτό, το σύστηµα πρέπει να ακτινοβολούσε ενέργεια µε τη µορφή βαρυτικών κυµάτων, γεγονός που έκανε τους Joe Taylor και Russell Hulse να κερδίσουν το Νόµπελ Φυσικής το 1993.
Αλλά µόλις το 2015 το Παρατηρητήριο Βαρυτικών Κυµάτων Συµβολόµετρου Λέιζερ εντόπισε απευθείας βαρυτικά κύµατα, χρησιµοποιώντας ένα ζευγάρι υπερευαίσθητων ανιχνευτών. Η ανακάλυψη τελείωσε έναν αιώνα εικασιών και επιβεβαίωσε την αρχική πρόβλεψη του Αϊνστάιν. Στις 16 Οκτωβρίου 2015, οι επιστήµονες ανακοίνωσαν την πρώτη παρατήρηση ανίχνευσης βαρυτικών κυµάτων, ρυτίδων στο χωρόχρονο, που εκτοξεύθηκαν από δύο συγκρουόµενα αστέρια νετρονίων. Η αστρική συντριβή, η οποία έλαβε χώρα πριν από 130 εκατοµµύρια χρόνια στον αστερισµό της Ύδρας, σηµατοδοτεί την πρώτη φορά που οι αστρονόµοι έχουν αντιστοιχήσει τα βαρθτικά κύµατα µε µια ορατή πηγή. Στις 3 Οκτωβρίου 2017, οι ιδρυτές του Παρατηρητηρίου Rai Weiss, Kip Thorne και Barry Barish κερδίζουν το Νόµπελ Φυσικής για το έργο τους στην ανίχνευση βαρυτικών κυµάτων.
Ας περιγράψουµε όµως τους ανιχνευτές του Παρατηρητηρίου µε τους οποίους έγινε η ανακάλυψη πριν µερικά χρόνια. Η εγκατάσταση αποτελείται από δύο πανοµοιότυπους ανιχνευτές σε σχήµα L στην πολιτεία Ουάσιγκτον και τη Λουιζιάνα, καθένας από τους οποίους χρησιµοποιεί λέιζερ και καθρέπτες για να µετρήσει τις µικροσκοπικές αλλαγές στο χωρόχρονο που πραγµατοποιούνται από τη διέλευση της βαρυτικής ακτινοβολίας. Το όνοµα του παιχνιδιού σε κάθε τοποθεσία είναι η καταγραφή της αλλαγής της απόστασης µεταξύ των καθρεπτών. Ένα λέιζερ που αναπηδά µπρος-πίσω ανάµεσα στους καθρέπτες παρακολουθεί πόσο απέχουν µεταξύ τους σε σχεδόν απίστευτα ακριβή βαθµό.
Το επόµενο αναπάντητο ερώτηµα-µυστήριο, αφορά την σκοτεινή ύλη η οποία αποτελεί το 95% του Σύµπαντος. Αυτές τις µέρες εκτοξεύτηκε ένα πανίσχυρο τηλεσκόπιο µε τις παρατηρήσεις του οποίου οι επιστήµονες ευελπιστούν ότι θα δώσουν απαντήσεις σε αναπάντητα ερωτήµατα που τους βασανίζουν.
(Για την άντληση περισσότερων πληροφοριών επί του θέµατος ανατρέξτε στο περιοδικό NATIONAL GEOGRAPHIC).
*Ο Αριστείδης Αρχοντάκης είναι συγγραφέας, φυσικός.
