Amióta Einstein általános relativitáselmélete előre jelezte őket, 90 gravitációs hullámot észlelt az emberiség

A politikusokat tényekkel kell szembesíteni. A tudomány tényeket gyárt. Segíts minél többet publikálni belőlük!

2019 vége és 2020 eleje között 35 gravitációs hullámot észleltek, amelyek fekete lyukak, illetve neutroncsillagok fekete lyukakkal való összeolvadásából származnak, és új információkat hordoznak ezekről a különös égitestekről, valamint a csillagok életciklusáról.

Az eddigi legtöbb eseményt számláló katalógus, amit a LIGO-Virgo-KAGRA tudományos kollaboráció ma hajnalban tette közzé az ArXiv preprint szerveren, 90-re növeli az emberiség által eddig észlelt gravitációs hullámok számát. Az Einstein általános relativitáselmélete által előre jelzett jelenséget először 2015 szeptemberében sikerült megfigyelni a LIGO detektorok segítségével.

Az összeolvadó neutroncsillagok és fekete lyukak által inspirált művészi rajzFotó: OzGrav - Swniburne U./Carl Knox

A két amerikai LIGO és az olaszországi Virgo detektorokból álló hálózatot sok millió évnyi utazás után 2019 novembere és 2020 márciusa közt érték el ezek a kozmikus események, amelyek a téridő görbületének gyorsuló tömegek által létrehozott, fénysebességgel terjedő zavaraiként foghatók fel. A hihetetlen precizitású detektorok lézerekkel határozzák meg azt az időt, amíg a fény egymástól több kilométerre lévő tükrök közt utazik, lehetővé téve a Föld mellett elhaladó, parányi hatást kifejtő gravitációs hullámok észlelését.

A most közzétett 35 jelből 32 egy-egy változatos méretű fekete lyuk összeolvadása révén keletkezhetett. Kiderült, hogy a legnagyobb, egyesülésekben résztvevő fekete lyukak a Nap tömegének 90-szeresét teszik ki, és az összeolvadás végén néha 100 naptömegnél nagyobb fekete lyukakat eredményeznek, amelyeket a csillagászok köztes tömegű fekete lyuknak neveznek.

A LIGO-Virgo-KAGRA által észlelt gravitációs hullámok forrásai az egyes megfigyelési időszakok soránIllusztráció: OzGrav, Swinburne University of Technology/Carl Knox

Ezekről a köztes tömegű fekete lyukakról tavaly szeptemberben már írtunk a LIGO-Virgo kollaboráció által addig észlelt legerősebb gravitációshullám-jellel összefüggésben. Jelentőségüket az adja, hogy tömegüket tekintve a nagyobb csillagok életciklusa végén keletkező fekete lyukak és a galaxisok középpontjában található szupernehéz fekete lyukak között helyezkednek el, és kizárólag a gravitációshullám-csillagászatnak köszönhetően van bizonyíték a létezésükre. A mostani katalógusban ismertetett észlelések a szakemberek szerint igazolják, hogy sokkal több ilyen köztes fekete lyuk létezik, mint korábban gondoltuk.

A közlemény szerint további két gravitációshullám-esemény neutroncsillagok és fekete lyukak összeolvadásához kötődik. Az első, igazoltan ilyen típusú eseményről június végén számoltunk be, a mostani eredmények viszont újabb különlegességgel szolgálnak. A kutatók szerint az egyik jel egy 33 naptömegű fekete lyuk és a valaha észlelt legkisebb, 1,17 naptömegű neutroncsillag összeolvadásának eredménye. A csillagászok szerint a gravitációshullám-észleléseknek köszönhetően meghatározott feketelyuk- és neutroncsillag-tömegek révén ma sokkal jobban értjük ezeknek az objektumoknak a változatosságát, és jobb rálátásunk van a nagyobb csillagok fejlődési folyamatára.

A LIGO Hanford detektor Washington állambanFotó: LIGO

Az utolsó jel egy 24 naptömegű fekete lyuk, valamint egy másik égitest összeolvadásával jött létre: utóbbi vagy egy extrém könnyű fekete lyuk, vagy egy masszív neutroncsillag lehetett, bár a kollaboráció közleménye alapján a szakemberek inkább a fekete lyuk magyarázat felé hajlanak. Ez arra utalhat, hogy életciklusuk végén a 2,5-5 naptömegű csillagok is összeomolhatnak fekete lyukakká.

A fekete lyukak, a neutroncsillagok és a csillagfejlődés jobb megértése mellett a mostani katalógus közelebb visz az univerzum tágulásának ütemét megadó Hubble-állandó értékének, a például Planck űrtávcső által végzett eddigi elektromágneses megfigyelésektől eltérő módon való, precíz meghatározásához. A kutatók reménye az, hogy a jövőben, a mainál lényegesen több gravitációshullám-észleléssel hozzájárulhatnak a bevett megfigyelési módszerekkel mért Hubble-állandók közötti szűnni nem akaró ellentmondás feloldásához.

A kollaboráció közleménye szerint a LIGO és Virgo obszervatóriumok jelenleg fejlesztés alatt állnak, és a következő megfigyelési időszakuk 2022 második felében kezdődik, amikor már a Japán KAGRA detektor is bekapcsolódhat a munkába. Ennek előnye az lesz majd, hogy több műszerrel pontosabban meghatározhatóvá válik egy-egy gravitációshullám-esemény forrása.

A Qubit szerkesztősége azért dolgozik, hogy a magyar nyilvánosság hiteles, alapos és közérthető tudományos ismeretekhez jusson. Tesszük ezt politikamentesen, közszolgálati hevülettel, száznál több kutató és tudós bevonásával. Égető kérdések, dermesztő válságok és zavaros álhírek sűrűjében igyekszünk tartani a fáklyát immár havi bő hétszázezer olvasónknak. Cikkeink ingyen olvashatók, de nem ingyen készülnek. Segítsd a munkánkat!

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: