Rejtélyes objektumot találtak a gravitációs hullámok segítségével

Nincsen túlélhető és fenntartható jövőnk tudomány nélkül, ahogy nekünk sincsen nélkületek. Támogasd a Qubit munkáját!

A LIGO-Virgo Kollaboráció ma egy új tanulmányt tesz közzé az Astrophysical Journal Letters folyóiratban. A cikkben egy 2,6 naptömegű objektum felfedezését mutatják be, ami egy 23 naptömegű fekete lyukkal olvadt össze. Az ütközésből származó gravitációs hullámokat 2019. augusztus 14-én érzékelték a LIGO és Virgo gravitációshullám-detektorok.

A gravitációs hullámokat kibocsátó esemény a GW190814 jelet kapta, amely végeredményben egy 25 naptömegű fekete lyuk létrehozásához vezetett, a Földtől 800 millió fényév távolságban (összehasonlításul az Androméda-galaxis 2.5 millió fényévre van tőlünk).  A két égitest tömegének közel kilencszeres különbsége szempontjából ez az eddig megfigyelt, egymástól a leginkább eltérő objektumok által kiváltott gravitációs hullám.

Mindez, mint a budapesti Eötvös Loránd Tudományegyetem, az ELTE LIGO-tagcsoportja által kiadott közleményből kiderül, azért jelentős a csillagászok számára, mert a 2,6 naptömegű objektum érzékelése előtt nem lehetett tudni, hogy létezhetnek-e 2,5-5 naptömeg közti maradványcsillagok, vagy sem.

Forrás: JPL-Caltech/R. Hurt/LIGO-ELTE

„A nagy tömegű csillagok életük végén saját gravitációjuk hatására összeomlanak, és egy kompakt objektumot hagynak maguk után. A kisebbek egy szupernóva-robbanást követően neutroncsillaggá alakulnak, a nagyobbak pedig fekete lyukká. A legnehezebb ismert neutroncsillag tömege 2,5-szerese a Napénak, míg a legkönnyebb fekete lyuk 5 naptömegű. Eddig megoldatlan kérdés volt, hogy lehet-e egy maradványcsillag tömege 2,5 és 5 naptömeg közötti, vagy betöltetlen-e ez a tömegsáv? Több évtizedes kutatás után most választ kaptunk erre."

- írják a kutatók.

A gravitációs hullámok a téridő görbületének olyan zavarai, amelyeket tömegek gyorsulása hoz létre. A gravitációs hullámok forrásukat hullámokra emlékeztető módon, fénysebességgel hagyják el. Ahogy a gravitációs hullámok elhaladnak egy megfigyelő mellett, az a téridő eltorzulásaként fogja azokat érzékelni, melyek a hullám frekvenciájával azonosan megnövelik és lecsökkentik az objektumok távolságát. A legszenzitívebb földi detektorok, mint a LIGO és VIRGO interferométerek, ezeket a távolságváltozásokat regisztrálják rendkívül precíz lézerek segítségével. Mindez lehetővé teszi olyan, elképesztő energiájú, távoli események megfigyelését, mint a fekete lyukak és a neutroncsillagok ütközése. A gravitációs hullámok létezését először Henri Poincaré feltételezte 1905-ben, majd Albert Einstein általános relativitáselmélete jelezte őket előre.

A gravitációs hullámok első megerősített megfigyelése 2015. szeptember 14-én történt, amikor az Egyesült Államokban található LIGO detektorok két fekete lyuk ütközéséből származó gravitációs hullámokra bukkantak. A 2016 februárjában bejelentett felfedezést több hasonló követte, majd 2017-ben a szakemberek szenzációs eredményt értek el: először sikerült két neutroncsillag ütközését érzékelni az esemény által kiváltott gravitációs hullámok LIGO-detektorok és gamma-kitörés űrtávcsövek általi megfigyelésével, valamint az ütközés utófényét rögzíteni majdnem a teljes elektromágneses spektrumon. Mindez bizonyította, hogy a gravitációs hullámok detekciója fontos új ablakot nyit az univerzumra, elindítva a több csatornás csillagászat korszakát.

Egyelőre nem világos, hogy a most felfedezett maradványcsillag valójában az eddig ismert legnehezebb neutroncsillag vagy a legkönnyebb fekete lyuk - ezt csak további, hasonló megfigyelések dönthetik majd el. A gravitációs hullámok forrásának utófényét sajnos a 2017-es, GW170817 eseménnyel ellentétben nem sikerült elektromágneses tartományban megfigyelni földi és űrteleszkópok segítségével.

A LIGO-kollaboráció szerint ennek több lehetséges oka is lehet:

„A legvalószínűbb, hogy mivel ez az esemény hatszor olyan messze volt, mint a 2017-es, sokkal nehezebb észlelni az esetlegesen kibocsátott fényt. De az is elképzelhető, hogy kisebbik objektum is fekete lyuk volt, ezért nem is volt mit detektálni a gravitációs hullámokon kívül. Továbbá az is lehetséges, hogy bár neutroncsillag volt, de a sokkal nagyobb tömegű fekete lyuk az egészet magába olvasztotta, így nem is tudott fényt kibocsátani."

A szakemberek szerint nem valószínű, hogy kiderül, hogy neutroncsillag vagy fekete lyuk volt-e a 2,6 naptömegű objektum, de további ilyen észlelések sokat elárulhatnak az ehhez hasonló égitestek természetéről. Mindez a kutatók szerint kulcsfontosságú a csillagok fejlődésének megértéséhez, valamint az extrém sűrű anyagok viselkedésének jobb megismeréséhez is.

A LIGO tudományos kollaboráció tagja az ELTE LIGO-tagcsoportja, a Virgo kollaborációban pedig az MTA Wigner KKP kutatói vesznek részt. Összesen több mint kétezer kutató dolgozik gravitációs hullámok észlelésén.

Ha tetszik, amit csinálunk, ha te is fontosnak tartod, hogy magyar nyelven legyen egy okos és közérthető lap, ami nem a politikai barikádok csatazajáról tudósít, hanem a ránk váró – bátran mondjuk ki, ez az év is megmutatta, mennyire nem túlzás ez – civilizációs kihívásokkal foglalkozik, ami fel meri tenni a jövőnkkel kapcsolatos igazi kérdéseket, és meg is mutatja a modern tudomány válaszait mindezekre, nos ha ez szerinted is olyan égetően fontos, ahogy mi gondoljuk: heroikus munkát végző öt újságíróval, sok tucatnyi kutatóval és csak egy egészen kicsi kiadóval a hátunk mögött, akkor támogasd a munkánkat rendszeresen – számít a segítséged!

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: