25 kwietnia ubiegłego roku detektor LIGO wykrył fale grawitacyjne wygenerowane przez kolizję gwiazd neutronowych. Nowe analizy potwierdziły przypuszczenia dotyczące źródła zarejestrowanych fal grawitacyjnych. To druga taka detekcja w historii.
Dwa i pół roku temu obserwatorium LIGO zarejestrowało fale grawitacyjne pochodzące ze zderzenia dwóch gwiazd neutronowych. Było to historyczne wydarzenie, bo po raz pierwszy wykryto zarówno fale grawitacyjne, jak i światło pochodzące z tego samego zdarzenia kosmicznego. Teraz potwierdzono drugą kolizję gwiazd neutronowych, choć tym razem bez światła.
Gwiazdy neutronowe to skompresowane pozostałości masywnych gwiazd, które dokonały żywota w eksplozji supernowej. To najgęstsze, poza czarnymi dziurami, obiekty w znanym nam Wszechświecie. Jedna kostka cukru wykonana z materiału gwiazdy neutronowej ważyłaby na Ziemi 100 milionów ton.
Kiedy tak masywne obiekty zderzają się ze sobą, tworzą „zmarszczki czasoprzestrzeni”, czyli fale grawitacyjne, a detektory LIGO oraz Virgo zostały specjalnie zaprojektowane do tego, by je wykrywać. Analizy naukowców ukazały się na łamach pisma „The Astrophysical Journal Letters”.
Pierwszy raz fale grawitacyjne zarejestrowano we wrześniu 2015 roku, ale poinformowano o tym dopiero w lutym 2016 roku, ze względu na czas potrzebny do analizy danych i upewnienia się, że to faktycznie fale grawitacyjne. Od tamtej pory już kilkanaście razy zarejestrowano „zmarszczki czasoprzestrzeni”. Są też dziesiątki potencjalnych detekcji fal grawitacyjnych, które czekają na analizę i potwierdzenie.
Większość z tych detekcji pochodziła z połączenia się czarnych dziur, a jedna ze zderzenia gwiazd neutronowych. Teraz uczeni dorzucili do tego kolejną detekcję ze zderzenia gwiazd neutronowych.
Naukowcy oszacowali, że masa obu gwiazd wynosiła 3,4 masy naszego Słońca. Choć naukowcy przyznali, że obecnie nie mogą wykluczyć, iż łączące się obiekty były w rzeczywistości lekkimi czarnymi dziurami, pomimo tego, że czarne dziury o tak małej masie nigdy wcześniej nie były obserwowane.
- Na podstawie konwencjonalnych obserwacji wiemy już o 17 podwójnych układach gwiazd neutronowych w naszej własnej galaktyce i oszacowaliśmy masy tych gwiazd - powiedział Ben Farr z University of Oregon, członek zespołu LIGO. - Zaskakujące jest jednak łączna masa powstałego obiektu, która jest znacznie wyższa niż oczekiwano – dodał.
Ilekroć LIGO lub Virgo rejestruje potencjalny sygnał fal grawitacyjnych, wysyła alert do obserwatoriów na całym świecie, by skierowały dostępne teleskopy w miejsce na niebie skąd pochodzi sygnał. Działanie ma to na celu zebranie jak największej ilości danych, być może nawet blasku pochodzącego z eksplozji, jak to miało miejsce w detekcji z sierpnia 2017 roku.
Wydarzenie z kwietnia 2019 r., nazwane GW190425, zostało po raz pierwszy zidentyfikowane w danych z detektora LIGO w Livingston. Detektor LIGO w Hanford był wówczas tymczasowo wyłączony. Do kolizji doszło w odległości ponad 500 milionów lat świetlnych od nas. Wydaje się, że wydarzenie było zbyt słabe, aby zostało zarejestrowane przez detektor Virgo we Włoszech.
Zwykle do detekcji i późniejszego jej potwierdzenia używa się wszystkich trzech detektorów. Tym razem udało się tego dokonać tylko dzięki detektorowi LIGO Livingston. Niemniej jednak trzy detektory działają już wystarczająco długo, aby badacze nabrali wprawy i mogli dokładnie rozróżnić fałszywy sygnał od prawdziwego, nawet za pomocą tylko jednego detektora. Zespół naukowców rozumie źródła „hałasu” na tyle dobrze, że jest przekonany, że to prawdziwy sygnał.
W tej detekcji nie zaobserwowano światła. Badacze sugerują, że gdy gwiazdy neutronowe połączyły się, zapadły się w czarną dziurę, a ta powstała tak szybko, że pochłonęła wszelkie wychodzące błyski światła.
Wkrótce naukowcy zyskają kolejny, czwarty detektor fal grawitacyjnych. Japońskie obserwatorium fal grawitacyjnych KAGRA w miejscowości Kamioka zostało ukończone na jesieni ubiegłego roku i obecnie znajduje się w fazie rozruchu. Naukowcy mają nadzieję, że KAGRA pomoże precyzyjniej wykrywać źródła fal grawitacyjnych.
Źródło: Live Science, fot. National Science Foundation/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet
