Ενδείξεις παραβίασης της Γενικής Σχετικότητας από το ίδιο πείραμα που δικαίωσε τον Αϊνστάιν

Οι δύο ανιχνευτές Advanced LIGO στις ΗΠΑ πέρασαν στην ιστορία τον Σεπτέμβριο του 2015, όταν έγιναν οι πρώτοι που κατέγραψαν σήματα βαρυτικών κυμάτων, και έτσι επιβεβαίωσαν μία από τις λίγες προβλέψεις της Γενικής Σχετικότητας που μέχρι εκείνη τη στιγμή δεν είχαν επαληθευτεί πειραματικά.

advanced-ligo-laser-interferometer-gravitational-wave-observatory

Σύμφωνα ωστόσο με επιστήμονες από ιδρύματα στον Καναδά και το Ιράν, είναι πιθανό η συμβολή τους στη φυσική να αποδειχθεί τελικά ακόμη πιο καταλυτική. Κι αυτό γιατί στις ίδιες καταγραφές φαίνεται να υπάρχουν ενδείξεις πως η θεωρία του Αϊνστάιν δεν έχει καθολική ισχύ, αφού παραβιάζεται στις περιοχές γύρω από τις μαύρες τρύπες.

Οι ενδείξεις αυτές προέκυψαν από την ανάλυση που έκαναν οι φυσικοί, με επικεφαλής τον Νιάγιες Ασόρντι από το πανεπιστήμιο του Βατερλό στον Καναδά, σε σήματα από τους δύο ανιχνευτές. Όπως έδειξε η ανάλυση, φαίνεται να αντιστοιχούν σε ένα είδος «ηχούς» των κυμάτων, το οποίο αντιβαίνει τη Γενική Σχετικότητα. 

Τα αποτελέσματα της ομάδας δεν είναι προς το παρόν τελεσίδικα, καθώς η ανάλυση περισσότερων δεδομένων είναι απίθανο να δείξει πως δεν ευσταθούν. Αν όμως αυτό δεν συμβεί, και αποδειχθεί πως αυτή η «ηχώ» όντως υπάρχει, τότε αυτό θα σημαίνει πως η θεωρία του Αϊνστάιν δεν ισχύει στην περιοχή εντός του «ορίζοντα γεγονότων» μίας μαύρης τρύπας, δηλαδή στην περιοχή όπου το βαρυτικό της πεδίο έχει τόσο μεγάλη ένταση, ώστε οποιοδήποτε σώμα ή φωτόνιο βρεθεί στην εμβέλειά του να μην μπορεί να «δραπετεύσει».

Τι συμβαίνει όμως στο φως και την ακτινοβολία που «ρουφά» μία μαύρη τρύπα; Εδώ, η Γενική Σχετικότητα και η κβαντική θεωρία, οι δύο πυλώνες της σύγχρονης φυσικής, καταλήγουν σε αντικρουόμενα συμπεράσματα. Στην περίπτωση που ισχύει η κβαντική θεωρία, τότε θα πρέπει να συναντήσει ένα μεγάλο και μυστηριώδη «τοίχο» από σωματίδια υψηλής ενέργειας, ένα «τείχος προστασίας» (firewall) όπως ονομάζεται.

Επομένως, είτε το «τείχος προστασίας» όντως υπάρχει, αντιβαίνοντας όμως τότε μία βασική αρχή της Γενικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν, είτε είναι αχρείαστο για να εξηγηθεί ο τρόπος με τον οποίο μία μαύρη τρύπα απορροφά και εκπέμπει ακτινοβολία – επειδή είναι λανθασμένος ο τρόπος που οι επιστήμονες ερμηνεύουν την κβαντική φυσική.

Μέχρι πρόσφατα, το ερώτημα ήταν καθαρά θεωρητικό, αφού δεν υπήρχε τρόπος για να παρατηρήσουν οι επιστήμονες τι συμβαίνει στον «ορίζοντα γεγονότων» μίας μαύρης τρύπας. Ωστόσο, αυτό άλλαξε από την έναρξη του Advanced LIGO και την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων από τη συγχώνευση μελανών οπών. Κι αυτό γιατί, στην περίπτωση που δεν ισχύει η Γενική Σχετικότητα, και επομένως υπάρχει το «τείχος προασιασίας», τότε μετά τα βαρυτικά κύματα θα πρέπει να εκπέμπεται και ένα είδος «ηχούς» τους.

Έτσι, η ομάδα του Ασόρντι δημιούργησε ένα απλό μοντέλο, σύμφωνα με το οποίο οι μαύρες τρύπες δεν περιβάλλονται από έναν συμβατικό «ορίζοντα γεγονότων» αλλά από δομές που λειτουργούν σαν κάτοπτρα. Εφαρμόζοντας το μοντέλο στις τρεις συγχωνεύσεις μελανών οπών που έχει καταγράψει το Advanced LIGO, βρήκαν πόση θα έπρεπε να είναι η χρονική απόσταση της επαναλαμβανόμενης «ηχούς» μετά την εκπομπή των βαρυτικών κυμάτων.

Αφότου υπολόγισαν τις τιμές, ανέλυσαν τα δεδομένα από το πείραμα. Έτσι, βρήκαν πως και στις τρεις συγχωνεύσεις, οι θεωρητικές τιμές συμφωνούσαν με τα νούμερα που προέκυψαν από την ανάλυση των παρατηρήσεων.

Η ομάδα παραδέχεται πως μπορεί στην πορεία να αποδειχθούν τυχαίες διακυμάνσεις τα νούμερα που φαίνεται να παραπέμπουν στον «αντίλαλο» των βαρυτικών κυμάτων. Οριστική απάντηση θα προκύψει από τη μελέτη ακόμη περισσότερων συγχωνεύσεων, που αναμένεται να εντοπίσει το Advanced LIGO στη δεύτερη φάση λειτουργίας του, η οποία ξεκίνησαν πριν από μερικές εβδομάδες.

Πηγή