Phoebe Newman Astronomowie dokonali 35 nowych detekcji fal grawitacyjnych, czyli zmarszczek w czasoprzestrzeni, między listopadem 2019 r. a marcem 2020 r. Fale kosmiczne zostały utworzone w dużej mierze przez pary łączących się czarnych dziur, ale wiele z nich powstało w wyniku rzadkich zderzeń między gwiazdami o dużej gęstości neutronów i czarne dziury.
To ogromny skok, ponieważ w latach 2015-2016 wykryto tylko trzy fale grawitacyjne. To sprowadza znaną liczbę wykrytych fal grawitacyjnych do 90 w latach 2015-2020.
Fale grawitacyjne mogą pomóc naukowcom lepiej zrozumieć gwałtowny cykl życia gwiazd i dlaczego po śmierci zamieniają się one w czarne dziury lub gwiazdy neutronowe. Te zmarszczki w czasoprzestrzeni zostały po raz pierwszy przewidziane przez Alberta Einsteina w 1916 roku jako część jego ogólnej teorii względności.
To ostatnie odkrycie jest „tsunami” i „dużym krokiem naprzód w naszych dążeniach do odkrycia tajemnic ewolucji wszechświata” – powiedziała współautorka badania Susan Scott, starszy profesor w Centrum Astrofizyki Grawitacyjnej Australian National University, oświadczenie.
„To naprawdę nowa era odkryć fal grawitacyjnych, a rosnąca liczba odkryć ujawnia wiele informacji na temat życia i śmierci gwiazd w całym wszechświecie” – powiedziała. „Patrzenie na masy i obroty czarnych dziur w tych układach podwójnych wskazuje, w jaki sposób te układy są utrzymywane razem”.
Scott powiedział, że poprawa czułości detektorów na fale grawitacyjne pomaga naukowcom śledzić ich więcej niż wcześniej. „Inną naprawdę ekscytującą rzeczą związaną z ciągłym poprawianiem czułości detektorów fal grawitacyjnych jest to, że spowoduje to włączenie zupełnie nowego zestawu źródeł fal grawitacyjnych, z których część będzie nieoczekiwana”.
Różne czarne dziury i gwiazdy neutronowe
Ten nowy katalog fal grawitacyjnych obejmuje czarne dziury wszystkich kształtów i rozmiarów, a także rzadkie połączenia gwiazd neutronowych i czarnych dziur.
Czarne dziury i gwiazdy neutronowe są wynikiem umierania gwiazd. Kiedy gwiazdy umierają, mogą zapaść się w wygłodniałe czarne dziury, które pochłaniają całą materię wokół nich. Mogą też utworzyć gwiazdę neutronową, niewiarygodnie gęstą pozostałość, która pozostaje po wybuchu gwiazdy.
Obecnie najcięższa znana gwiazda neutronowa ma masę 2,5 razy większą od masy naszego Słońca, podczas gdy najlżejsza czarna dziura ma masę 5 razy większą od masy naszego Słońca. W środku znajduje się „przerwa masowa”. Ulepszanie i udoskonalanie detektorów pomaga również naukowcom zająć się luką masową lub określić, co znajduje się w tym zakresie.
Jedno ze zderzeń w tej ostatniej kampanii obserwacyjnej, supermasywna czarna dziura o masie 33 mas Słońca z jedną z najniższych gwiazd neutronowych, jakie kiedykolwiek znaleziono, czyli około 1,17 mas naszego Słońca.
„Dopiero teraz zaczynamy doceniać niezwykłą różnorodność czarnych dziur i gwiazd neutronowych” – powiedział w oświadczeniu współautor badania Christopher Berry, członek LIGO Scientific Collaboration. „Nasze najnowsze wyniki dowodzą, że występują one w wielu rozmiarach i kombinacjach. Rozwiązaliśmy kilka starych zagadek, ale odkryliśmy również kilka nowych. Dzięki tym obserwacjom jesteśmy bliżej rozwiązania zagadek tego, jak gwiazdy są budulcem naszych wszechświat – ewoluuj.”
Berry jest również wykładowcą na Uniwersytecie w Glasgow oraz badaczem wizytującym w Centrum Badań Eksploracyjnych i Interdyscyplinarnych w Astrofizyce Uniwersytetu Northwestern (CIERA).
Projekt detektora fal grawitacyjnych Kamioka w Japonii dołączy do LIGO i Virgo w kolejnej rundzie obserwacji, która ma się rozpocząć pod koniec 2022 roku. Do tego czasu naukowcy z całego świata będą badać najnowsze obserwacje, aby szukać interesujących sygnałów, które mogą ukrywać się w dane.
„Okazuje się, że wszechświat fal grawitacyjnych jest bardzo ekscytujący” – powiedziała w oświadczeniu Maya Fischbach, habilitant NASA w CIERA i członek współpracy naukowej LIGO.
„Ulepszone detektory będą w stanie wychwycić cichsze sygnały, w tym czarne dziury i gwiazdy neutronowe, które połączyły się dalej, z sygnałami sprzed miliardów lat. Nie mogę się doczekać, aby dowiedzieć się, co tam jest”.
