“גילוי הגלים הגרביטציוניים יוביל במהרה לפחות לפרס נובל אחד”

אתמול פורסם כי צוות חוקרים גילה באמצעות טלסקופ הממוקם בקוטב הדרומי גלים גרביטציוניים שנחזו על ידי אלברט איינשטיין אך מעולם עד כה לא נצפו. הגילוי המרעיש הרעיד את עולם המדע שכינה אותו בשלל סופרלטיבים: "ספקטקולרי", ו-"גדול יותר מגילוי היגס בוזון". הגילוי מהווה את ההוכחה הגדולה ביותר עד כה לכך שהיקום עבר תקופה של התרחבות מהירה, שבריר שניה לאחר המפץ הגדול שהתרחש לפני 13.8 מיליארד שנה.

"חוץ מלמצוא חיים על כוכב אחר, או לגלות באופן ישיר את החומר האפל, אני לא יכול לחשוב על תגלית אסטרופיזית חשובה יותר מזו על מנת לשפר את הבנתינו על היקום", אומר שון קרול, פיזיקאי תיאורטי מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה. "לא יעבור זמן רב עד שהיא תוביל לפחות לפרס נובל אחד", חוזה מקס טגמרק מ-MIT.

הפיזיקאי לורנס קראוס מאוניברסיטת אריזונה סטייט מוסיף כי "הממצאים האלו מאפשרים לנו לא רק להעלות שאלות פיזיות, אלא להפוך שאלות שהיו בעבר בתחום המטפיזיקה למדעיות, כמו מדוע קיים חומר בכלל?".

הממצאים המבוססים על תצפיות של טלסקופ ה-Background Imagining of Cosmic Extragalactic Polarization 2 או בקיצור ה-Bicep2 הם עדינים מאוד – הפרעה קלה בקרינת המיקרו שנשארה מאירוע המקור של היקום. הממצאים נשמרו בסוד במשך 3 שנים על ידי ג'ון קוואק ממרכז האסטרופיזיקה של הארווארד-סמיטסוניאן וצוותו, שבדקו בקפדנות שאכן אין הסבר אחר למה שהם ראו.

מערכת דטקטורים המנתחת את תצפיות טלסקופ ה-Bicep2 | צילום: רויטרס

גלים גרביטציוניים הם תוצאה של התיאוריה של איינשטיין לפיה כוח המשיכה של ניוטון הוא למעשה עיקול של אריג המרחב-זמן ה-4 ממדי. אם היה ניתן להפריע לרצף, אז עם מספיק אנרגיה הפיתולים האלה יכלו היו לזוז.

תיאוריית ההתרחבות הקוסמית הוצעה על ידי אלן גוט מ-MIT ב-1979 והסבירה מדוע היקום נראה גדול יותר מכפי גילו. גוט שיער שכאשר היקום עבר שינוי פזה, בדומה לשינוי מצב צבירה, הוא שחרר כמויות עצומות של אנרגיה, שאפשרו לו להתרחב מהר יותר ממהירות האור לרגע בודד של התפרצות, כאשר גודלו עוד היה כמו זה של פרוטון בודד. תיאוריית ההתרחבות גם מסבירה מדוע היקום נראה דומה מכל כיוון כאשר התהליך החליק כל אי סדירות שהייתה קיימת.

הגילוי גם מייצג את הזיהוי הראשון של קרינת הוקינג (התהליך שיוצר את גלי הגרביטציה) ואת ההוכחה הניסויית הראשונה לגרביטציה קוונטית, איחוד היפותטי של תיאוריית המכניקה הקוונטית והיחסות הכללית.

ציר הזמן של התפתחות היקום | צילום: מתוך וויקיפדיה

הגילוי גם מתבסס על מאמץ מדעי מוכר נוסף – גילוי קרינת הרקע הקוסמית ב-1964 על ידי ארנו פנזיאס ורוברט וודרווו ווילסון במעבדות בל בניו ג'רזי. זהו האור העתיק ביותר ביקום, כאשר היקום הפך לשקוף לגלי מיקרו, 400 אלף שנה לאחר המפץ הגדול והרבה לאחר שההתרחבות הסתיימה. אם כוח ההתרחבות היה גדול מספיק, הוא היה גורם לגלים הגרביטציוניים להדהד ברחבי היקום וקרינת הרקע הקוסמית הייתה מקרינה לכל כיוון כמו אור שמש, אך הגלים הגרביטציוניים קיטבו אותה – ואת הקיטוב הזה הצליחו לקלוט כעת בטלסקופ. זה הישג מאוד לא ברור מאליו, מכיוון שרבים האמינו כי הקיטוב היה כה חלוש עד כי לא יהיה ניתן לקלוט אותו.

מתוך הקיטוב ניתן לחשב את גלי הגרביטציה ומהם יוכלו מדענים לחשב את שינוי הפזה שעבר היקום. התוצאות מצביעות על כך שהתרחבות הגיע בעקבות הפרדות של הכוח האלקטרומגנטי – הכוח הגרעיני החזק, והכוח הגרעיני החלש. התגליות צריכות עדיין להיות מאושרות על ידי מחקרים בלתי תלויים אחרים, אך נקרה כי ההשלכות שלהן כבר מהדהדות ברחבי היקום, או לפחות ברחבי עולם המדע על פני כדור הארץ.