Dodano: 28 wrzesień 2017r.

Zarejestrowano fale grawitacyjne ze zderzenia dwóch czarnych dziur. Nowy rozdział w astrofizyce

Na szczycie ministrów nauki krajów G7 ogłoszono o pierwszej detekcji fal grawitacyjnych dokonanej jednocześnie przez dwa detektory amerykańskie i europejski detektor Advanced VIRGO. Obserwacja pozwala na przybliżone określenie miejsca emisji sygnału, co otwiera nowy rozdział w astrofizyce. W pracach VIRGO uczestniczy polska grupa uczonych PolGraw skupiająca naukowców z ośmiu jednostek badawczych.

Zarejestrowano fale grawitacyjne ze zderzenia dwóch czarnych dziur. Nowy rozdział w astrofizyce

 

Pierwszego sierpnia 2017 roku europejski detektor Advanced Virgo dołączył do drugiej kampanii obserwacyjnej prowadzonej do tej pory przez dwa detektory Advanced LIGO, która rozpoczęła się 30 listopada 2016 roku i skończyła 25 sierpnia 2017 roku. 14 sierpnia 2017 roku o godzinie 10:30:43 UTC, sygnał fal grawitacyjnych, oznaczony jako GW170814, został wykryty przez zestaw automatycznych programów analizujących dane rejestrowane przez dwa detektory Advanced LIGO. Wykryty sygnał jest zgodny z modelem sygnału fal grawitacyjnych wysyłanych podczas końcowych momentów życia układu podwójnego czarnych dziur, a dalsza analiza ujawniła obecność sygnału również w danych Advanced Virgo. Obserwacja GW170814 jest pierwszą detekcją fali grawitacyjnej przy pomocy globalnej sieci trzech detektorów.

Zarejestrowane fale grawitacyjne zostały wyemitowane w wyniku zlania się dwóch czarnych dziur o masach około 31 i 25 mas Słońca i położonych w odległości ok. 1,8 mld lat świetlnych od nas. Dzięki obserwacji dokonanej przez trzy detektory można było po raz pierwszy w historii określić skąd pochodzą zarejestrowane fale grawitacyjne: centrum dużego obszaru, z jakiego nadszedł sygnał, znajduje się w równikowym gwiazdozbiorze Erydanu - widocznego z Polski tylko częściowo i tylko zimą. Nowo powstała rotująca czarna dziura ma masę około 53 mas Słońca, co oznacza, że w czasie zlewania się czarnych dziur około 3 masy Słońca zostały zamienione w energię wypromieniowanych fal grawitacyjnych.

Obserwacja sygnału GW170814 jest czwartą z kolei detekcją fal grawitacyjnych emitowanych przez zlewające się układy podwójne czarnych dziur ogłaszaną przez konsorcja naukowe LIGO i Virgo, i pierwszą zarejestrowaną przez detektor Advanced Virgo. Detekcja ta ilustruje ulepszone możliwości globalnej sieci trzech detektorów (dwóch Advanced LIGO i jednego Advanced Virgo), w szczególności jeśli chodzi o lepszą niż kiedykolwiek dotychczas lokalizację źródła fal na niebie i nowe testy ogólnej teorii względności. GW170814 oznacza początek nowego, ekscytującego rozdziału w tworzącej się na naszych oczach astronomii fal grawitacyjnych. Kolejna, trzecia kampania obserwacyjna LIGO-Virgo planowana jest za rok. Niesie ona wielkie nadzieje dla szybko rozwijającej się astronomii fal grawitacyjnych i na pewno będzie bardzo ciekawa.

Ogłoszenie tego odkrycia zostało przedstawione na konferencji prasowej w trakcie szczytu ministrów nauki krajów G7, który odbywa się w dniach 27-28 września w miejscowości Venaria Reale koło Turynu. W ogłoszeniu odkrycia wziął udział prof. Andrzej Królak lider zespołu PolGraw.

Polska grupa PolGraw współpracuje z konsorcjum VIRGO od roku 2009. W jej skład wchodzą badacze z Instytutu Matematycznego PAN, Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN, Narodowego Centrum Badań Jądrowych, Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, a także Uniwersytetów: w Białymstoku, Jagiellońskiego w Krakowie, Mikołaja Kopernika w Toruniu, Warszawskiego, Wrocławskiego i Zielonogórskiego. Polscy naukowcy tworzą między innymi algorytmy do analizy danych, budują elementy elektroniki, prowadzą analizę szumów.

Laboratorium międzynarodowego eksperymentu Virgo znajduje się w okolicach Pizy we Włoszech. W tunelach dwóch prostopadłych ramion o długości ok. 3 km porusza się światło laserowe wielokrotnie odbijając się na ich końcach. Naukowcy będą starali się zarejestrować nawet najmniejsze względne zmiany długości dróg, które przebywa światło w każdym z tuneli. Obserwacja jest możliwa dzięki zjawisku interferencji przy nałożeniu dwóch promieni światła. Obserwacje zaburzeń obrazu interferencyjnego pozwalają wykryć fale grawitacyjne docierające do Ziemi, gdyż fala grawitacyjna inaczej modyfikuje długość każdego z ramion.

W identyczny sposób działają dwa amerykańskie detektory LIGO. Mierząc różnice czasu pomiędzy odczytami wszystkich trzech detektorów można ustalić kierunek, z którego dochodzi zarejestrowana fala.

 

Źródło: © Narodowe Centrum Badań Jądrowych, fot. LIGO/Caltech/MIT/Sonoma State (Aurore Simonn)