Κάθε σώμα που έχει μάζα και επιταχύνεται, συμπεριλαμβανομένων των αντικειμένων που περιστρέφονται, παράγει βαρυτικά κύματα. Παραδείγματα είναι τα αυτοκίνητα, τα αεροπλάνα ακόμα και οι άνθρωποι! Τα βαρυτικά κύματα που δημιουργούνται στη Γη είναι αδύνατο όμως να ανιχνευτούν με τους σημερινούς ανιχνευτές. Για να τα μελετήσουμε λοιπόν, πρέπει να ψάξουμε πηγές βαρυτικών κυμάτων από το διάστημα.
Στο Σύμπαν υπάρχει μια πληθώρα αντικειμένων με μεγάλη μάζα που έχουν συνάμα και μεγάλες επιταχύνσεις, όπως για παράδειγμα οι μαύρες τρύπες, οι αστέρες νετρονίων και διάφορα αστέρια στο τέλος της ζωής τους. Για να κατανοήσουν οι επιστήμονες τα είδη των βαρυτικών κυμάτων που παράγουν αυτές οι πηγές, όρισαν τέσσερις κατηγορίες βαρυτικών κυμάτων, το καθένα με ένα μοναδικό αποτύπωμα ή αλλιώς ένα χαρακτηριστικό σήμα το οποίο μπορούν να “νιώσουν”, να ανιχνεύσουν τα συμβολόμετρα LIGO και το οποίο ψάχνουν οι επιστήμονες στα δεδομένα από το LIGO.
Αυτές οι κατηγορίες είναι:
- τα συνεχή βαρυτικά κύματα,
- τα βαρυτικά κύματα από σύγκρουση διπλών συστημάτων,
- τα στοχαστικά βαρυτικά κύματα και,
- οι εκρήξεις βαρυτικών κυμάτων.
Συνεχή βαρυτικά κύματα
Τα συνεχή βαρυτικά κύματα παράγονται από ένα μαζικό αντικείμενο το οποίο περιστρέφεται γύρω από τον εαυτό του, όπως για παράδειγμα ένα μεγάλης πυκνότητας αστέρι που ονομάζεται αστέρι νετρονίων. Κατά τη διάρκεια περιστροφής του αστεριού, οποιαδήποτε ανωμαλία ή ατέλεια στην επιφάνεια του θα δημιουργήσει βαρυτικά κύματα. Αν ο ρυθμός περιστροφής του αστεριού παραμένει σταθερός, τότε και τα βαρυτικά κύματα που εκπέμπει έχουν παρόμοιες ιδιότητες. Με άλλα λόγια, το βαρυτικό κύμα είναι συνεχές και έχει την ίδια συχνότητα και πλάτος, με παρόμοιο τρόπο που ένας τραγουδιστής τραγουδά μια μόνο νότα. Για το λόγο αυτό τα βαρυτικά κύματα αυτού του είδους ονομάζονται συνεχή.
Βαρυτικά κύματα από σύγκρουση διπλών συστημάτων
Η επόμενη κατηγορία είναι τα συμπαγή «περιελίσσοντα» διπλά συστήματα, τα οποία παράγονται από διπλά συστήματα μαζικών αντικειμένων με μεγάλη πυκνότητα, όπως λευκοί νάνοι, μαύρες τρύπες και αστέρες νετρονίων. Οι συνδυασμοί που μπορούν να δημιουργήσουν βαρυτικά κύματα με διαφορετική υπογραφή είναι: διπλό σύστημα αστέρων νετρονίων, διπλό σύστημα μαύρων τρυπών και διπλό σύστημα από μια μαύρη τρύπα και ένα αστέρα νετρονίων. Παρόλο που τα βαρυτικά κύματα από αυτές τις πηγές έχουν διαφορετική υπογραφή, ο μηχανισμός παραγωγής τους είναι ο ίδιος. Μια αναλογία είναι ένας αθλητής καλλιτεχνικού πατινάζ που κάνει μια περιστροφή γύρω από τον εαυτό του. Καθώς φέρνει τα χέρια του προς τα μέσα, αυξάνεται η ταχύτητα με την οποία περιστρέφεται. Κάτι παρόμοιο συμβαίνει και με τα διπλά αυτά συστήματα. Καθώς περιστρέφονται και έλκονται εκπέμπουν βαρυτικά κύματα. Καθώς έλκονται αυξάνεται και η συχνότητα των βαρυτικών κυμάτων, μέχρι το αναπόφευκτο, την τελική τους σύγκρουση.
Στοχαστικά βαρυτικά κύματα
Μια άλλη κατηγορία είναι τα στοχαστικά βαρυτικά κύματα. Αυτά είναι ένα σύνολο τυχαίων μικρών βαρυτικών κυμάτων που περνούν διαρκώς από τη Γη από κάθε κατεύθυνση του Σύμπαντος. Αυτά δημιουργούν μια τυχαία κατανομή, εξού και το όνομα στοχαστικά (τυχαία), δηλαδή μπορούν να αναλυθούν στατιστικά και όχι να ανιχνευτούν με ακρίβεια. Αυτά είναι και από τα πιο δύσκολα βαρυτικά κύματα να ανιχνευτούν.
Εκρήξεις βαρυτικών κυμάτων
Το τελευταίο είδος βαρυτικών κυμάτων είναι οι ‘εκρήξεις΄. Η αναζήτηση τέτοιου είδους βαρυτικών κυμάτων είναι και η πιο δύσκολη με απρόσμενα αποτελέσματα, καθώς δεν γνωρίζουμε ακριβώς τι μπορεί να βρούμε. Σκοπός είναι να βρούμε κάτι που δεν έχουμε προβλέψει, κάτι με διαφορετικά χαρακτηριστικά και ίσως από αντικείμενα διαφορετικά από αυτά που ξέρουμε. Αν τα ανιχνεύσουμε θα μάθουμε ιδιότητες για το Σύμπαν τις οποίες δε θα μπορούσαμε να ανακαλύψουμε με άλλο τρόπο.
Πηγή: LIGO
