Rosyjscy i zagraniczni astronomowie współpracujący z obserwatoriami grawitacyjnymi LIGO i ViRGO ogłosili odkrycie kolejnych czterech błysków generowanych przez połączenie czarnych dziur. Poinformowała o tym służba prasowa Uniwersytetu Moskiewskiego.
„Niech żyje astronomia fal grawitacyjnych! Urodziła się zaledwie 3 lata temu podczas sensacyjnej rejestracji pierwszych egzotycznych wydarzeń, stanęła na równe nogi i dostarcza coraz ciekawszych danych, bez których nie sposób już sobie wyobrazić rozwoju astronomii i kosmologii”- mówi Sergey Vyatchanin, profesor Uniwersytetu Moskiewskiego i jeden z członków współpraca LIGO.
Wspaniała dziesiątka
We wrześniu 2015 roku, praktycznie natychmiast po włączeniu zaktualizowanego LIGO, naukowcy odkryli wybuch fal grawitacyjnych powstałych w wyniku połączenia czarnych dziur o łącznej masie 65 Słońc. Następnie LIGO zarejestrowało pięć kolejnych podobnych zdarzeń, generowanych, z jednym wyjątkiem, przez podobne połączenia dużych czarnych dziur.
Ich odkrycie zapoczątkowało nową serię wielkich debat wśród naukowców - jak dokładnie takie pary czarnych dziur mogły powstać i czy można „zobaczyć” historię ich powstawania w tym, jak przebiega proces ich łączenia.
Niektórzy astronomowie uważają dziś, że czarne dziury w takich parach rodzą się samotnie i dopiero po bardzo długim czasie spotykają się z innym podobnym obiektem, zbliżają się do niego i łączą. Taka teoria narzuca bardzo surowe ograniczenia dotyczące częstotliwości takich połączeń i miejsca, w którym mogą one wystąpić - w rzeczywistości takie pary czarnych dziur mogą powstać tylko w supergęstych gromadach kulistych na obrzeżach galaktyk.
Wciąż trudno odpowiedzieć na to pytanie ze względu na niewielką liczbę otwartych połączeń czarnych dziur. Vyatchanin i jego współpracownicy, a także członkowie projektu VIRGO, prawie podwoili liczbę znanych wybuchów grawitacyjnych, odkrywając wiele nowych potencjalnych wybuchów „fal Einsteina”. To już pozwala na dokonanie pewnych szacunków.
Film promocyjny:
Wszystkie te wydarzenia, jak zauważają naukowcy, zostały odkryte podczas drugiego cyklu obserwacji. Zaczęło się w listopadzie 2016 i zakończyło w sierpniu ubiegłego roku. Oprócz dobrze już znanego pierwszego połączenia gwiazd neutronowych i trzech ech zderzenia czarnej dziury, naukowcom z LIGO i ViRGO udało się znaleźć i potwierdzić cztery kolejne tego typu zdarzenia.
Nowe tajemnice kosmosu
Wszystkie z nich, oprócz statystyk dotyczących liczby kolizji czarnych dziur, przyniosły wiele innych odkryć. Na przykład nowe zdarzenie GW170729 zostało wywołane przez fale grawitacyjne z najbardziej masywnego i najodleglejszego źródła, jakie kiedykolwiek zaobserwowano.
Stało się to około 5 miliardów lat temu, kiedy połączyły się dwie czarne dziury, przypuszczalnie o masie 50 i 35 mas Słońca. Według obliczeń naukowców „produkt” ich połączenia utracił około pięciu mas Słońca, których energia została wyemitowana w postaci fal grawitacyjnych.
Kolejny wybuch, GW170809, był wyjątkowy, ponieważ po raz pierwszy naukowcy byli w stanie zmierzyć polaryzację fal grawitacyjnych. Jest to niezwykle ważne dla testowania teorii względności i poszukiwania możliwych śladów „dodatkowych” wymiarów i światów równoległych.
Podobnie trzeci nowy wybuch „fal Einsteina”, GW170818, pomógł astronomom zlokalizować źródło tego promieniowania z bardzo dużą dokładnością, mierząc opóźnienie sygnału we wszystkich trzech detektorach grawitacyjnych na tym samym poziomie.
Wszystko to, jak zauważają badacze, pozwoliło im wyciągnąć pewne wnioski na temat „demografii” czarnych dziur i ich potencjalnej „ojczyzny”. Na przykład pomiary przeprowadzone przez LIGO i ViRGO nieoczekiwanie wykazały, że takie obiekty rzadko mają dużą prędkość obrotową. Nie jest to typowe dla znanych par czarnych dziur i innych obiektów w Drodze Mlecznej, a także przemawia za ich „pojedynczymi narodzinami”.
Z drugiej strony, częstotliwości łączenia się i typowe masy czarnych dziur nadal mieszczą się w przewidywaniach teorii. LIGO i ViRGO nie odkryły jeszcze niezwykle małych i dużych obiektów, które wpadają w swego rodzaju „zakazaną strefę”, w której nigdy nie znaleziono czarnych dziur. Aktualizacja LIGO, którą naukowcy planują zakończyć jeszcze w tym roku, pomoże otworzyć jeszcze więcej czarnych dziur i sprawdzić, czy ten trend utrzyma się w przyszłości.
„Na początku przyszłego roku rozpocznie się trzeci cykl obserwacji naukowych detektorów LIGO i ViRGO. Zakłada się, że w tym cyklu wykorzystają kwantowe „ściśnięte światło”, aby zwiększyć czułość. Będzie to pierwsze zastosowanie technologii kwantowych w detektorach fal grawitacyjnych, które są opracowywane w szczególności przez grupę Uniwersytetu Moskiewskiego”- podsumowuje Farit Khalili, profesor na Wydziale Fizyki Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego.