czarne dziury - grafika
26

Już trzeci raz zarejestrowano zmarszczki w czasoprzestrzeni

Pierwsze historyczne wykrycie fal grawitacyjnych nastąpiło we wrześniu 2015 roku, natomiast drugie w grudniu 2015 roku. Teraz Obserwatorium LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) już po raz trzeci wykryło zmarszczki w czasoprzestrzeni, czyli fale grawitacyjne.

Trzecie odkrycie fal grawitacyjnych

Jak komentuje David Shoemaker z Massachusetts Institute of Technology (MIT):

Pierwsze odkrycie było nowością. Drugie było potwierdzeniem, że nowość w postaci pierwszego odkrycia nie była tylko przypadkiem. Trzecie odkrycie to już astrofizyka. Powoli przechodzimy do prowadzenia rozmów o populacji takich obiektów.

Fale grawitacyjne, które do tej pory zostały wykryte przez LIGO, za każdym razem były efektem łączenia się dwóch czarnych dziur. Czarne dziury to obiekty o bardzo dużej masie skompresowanej do czegoś o relatywne niewielkich rozmiarach (jak na tą masę), więc nietrudno sobie wyobrazić, że w momencie ich połączenia powstaje coś jeszcze masywniejszego…

Pierwsza czarna dziura, która powstała z połączenia dwóch innych i wytworzyła wykryte przez ludzkość fale grawitacyjne, miała masę 62 razy większą niż masa Słońca. Ta z drugiej detekcji uzyskała masę 21 razy większą niż masa Słońca, natomiast najnowsza utworzona czarna dziura z detekcji LIGO uzyskała masę 49 razy większą od masy Słońca, a całe wydarzenie według oceny naukowców miało miejsce 3 miliardy lat świetlnych od Ziemi. Zarejestrowano to w dniu 04.01.2017 i oznaczono jako GW170104.

Ekstremalna para

Takie pary orbitujących wokół siebie czarnych dziur mogą powstawać np. gdy gwiazdy znajdujące się w układzie binarnym zamieniają się w czarne dziury, które kontynuują to co robiły gwiazdy, tzn. obracają się wokół wspólnego środka masy. Nowopowstały podwójny układ czarnych dziur dziedziczy również sposób obrotu po istniejących wcześniej gwiazdach. Jest jeszcze drugi model powstawania par czarnych dziur, który zakłada że z początku powstają one zupełnie osobno i dopiero później ich drogi się ze sobą krzyżują. W tym przypadku ich kierunki obrotu mogą być dowolne, a więc niekoniecznie pokryją się z kierunkiem ruchu orbitalnego, jak to jest w przypadku pierwszego modelu. Naukowcy są zdania, że najnowsze odkryte fale grawitacyjne były wynikiem istnienia pary według modelu drugiego i co najmniej jedna z czarnych dziur obracała się w kierunku przeciwnym do obrotu orbitalnego.

Ogólna teoria względności

Takie rzeczy jak zmarszczki w czasoprzestrzeni zostały przewidziane przez Alberta Einsteina w jego ogólnej teorii względności. Z kolei o wartości najnowszego odkrycia dla świata nauki mówi Dorota Rosińska z Instytutu Astronomii Uniwersytetu Zielonogórskiego, będąca współautorką publikacji naukowej przedstawiającej wyniki badań i która udzieliła komentarza dla PAP:

Istotną rzeczą jest, że ten nowy układ jest w dużej odległości, około dwa razy większej niż w przypadku poprzednich detekcji. Dzięki temu można zweryfikować innego typu przewidywania ogólnej teorii względności. Będziemy mogli sprawdzić, czy światło ulega dyspersji, czy fale grawitacyjne rzeczywiście podróżują z prędkością światła. Jest to istotne jako fundamentalny test ogólnej teorii względności.

Tego typu odkrycia są wynikiem współpracy naukowców z Europy oraz Stanów Zjednoczonych, w tym również Polaków. Pozostaje trzymać kciuki za kolejne sukcesy związane z działaniem detektora fal grawitacyjnych.

Źródło 1, 2, 3