Astronomowie odkryli 39 nowych zdarzeń związanych z falami grawitacyjnymi w ciągu zaledwie sześciu miesięcy

Nieco ponad pięć lat temu ludzkość jeszcze nie wykryła fal grawitacyjnych.

Teraz obserwacje napływają z zadziwiającą prędkością. W ciągu sześciu miesięcy w ubiegłym roku współpraca LIGO-Virgo wykryła średnio 1,5 fala grawitacyjna wydarzeń tygodniowo.

Od 1 kwietnia do 1 października 2019 zmodernizowane interferometry LIGO i Virgo wykryły 39 nowych zdarzeń fal grawitacyjnych: fale uderzeniowe rozchodzące się w czasoprzestrzeni z masywnych zderzeń między gwiazdami neutronowymi lub czarne dziury. W sumie katalog 2 przejściowych fal grawitacyjnych (GWTC-2) zawiera obecnie 50 takich zdarzeń.

Dało nam to najpełniejszy spis czarnych dziur w naszym zestawie narzędzi, przedstawiający szereg czarnych dziur, które nie tylko nigdy wcześniej nie zostały wykryte, ale mogą ujawnić wcześniej nieskażone głębiny ewolucji i późniejszego życia gwiazd podwójnych.

„Astronomia fal grawitacyjnych jest rewolucyjna – ujawnia nam ukryte życie czarnych dziur i gwiazd neutronowych” – powiedział astronom Christopher Berry z Northwestern University, członek LIGO Scientific Collaboration (LSC).

„W ciągu zaledwie pięciu lat przeszliśmy od braku wiedzy o istnieniu podwójnych czarnych dziur do posiadania katalogu ponad 40. Trzecia obserwacja przyniosła więcej odkryć niż kiedykolwiek wcześniej. Połączenie ich z wcześniejszymi odkryciami tworzy piękny obraz bogatej różnorodności Wszechświata plików binarnych ”.

Słyszałeś już o niektórych nowych odkryciach dokonanych podczas biegu obserwacyjnego.

GW 190412 (zdarzenia fal grawitacyjnych są nazwane na podstawie daty ich wykrycia) był pierwszym zderzeniem czarnej dziury, w którym dwie czarne dziury miały dziko niedopasowane masy; wszystkie inne zderzenia czarnych dziur wykryte wcześniej dotyczyły układów podwójnych o mniej więcej równej masie.

Uważa się, że GW 190425 pochodzi ze zderzenia dwóch gwiazd neutronowych, z których tylko druga została wykryta (pierwsza miała miejsce w sierpniu 2017 r.).

GW 190521 ostatecznie potwierdził istnienie nieuchwytnej klasy „średniej” czarnych dziur, pomiędzy czarnymi dziurami o masie gwiezdnej a supermasywnymi behemotami.

A GW 190814 było pierwszym zderzeniem, w którym uczestniczył obiekt w „przerwie masowej” między gwiazdami neutronowymi a czarnymi dziurami.

„Jak dotąd trzeci bieg obserwacyjny LIGO i Virgo przyniósł wiele niespodzianek”, – powiedziała astronom Maya Fishbach z Northwestern University i LSC.

„Po drugiej serii obserwacyjnej wydawało mi się, że widzieliśmy całe spektrum podwójnych czarnych dziur, ale krajobraz czarnych dziur jest znacznie bogatszy i bardziej zróżnicowany, niż sobie wyobrażałem. Nie mogę się doczekać, aby zobaczyć, czego nauczą nas przyszłe obserwacje. „

To nie wszystko, co miał do zaoferowania nowy transport danych. Dwa inne wydarzenia, GW 190426_152155 i GW 190924_021846, wyróżniały się jako niezwykłe. I tak, te nazwy są dłuższe: ponieważ wykrywamy coraz więcej zdarzeń, data może nie wystarczyć do ich rozróżnienia, dlatego nowa konwencja nazewnictwa zakłada uwzględnienie czasu w UTC.

„Jednym z naszych nowych odkryć, GW 190426_152155, może być połączenie czarnej dziury o masach około sześciu mas Słońca z gwiazdą neutronową. Niestety sygnał jest raczej słaby, więc nie możemy być całkowicie pewni”. powiedział astronom Serguei Ossokine Instytutu Alberta Einsteina w Poczdamie w Niemczech.

„GW 190924_021846 z pewnością pochodzi z połączenia dwóch najlżejszych czarnych dziur, jakie widzieliśmy do tej pory. Jedna miała masę sześciu Słońc, a druga dziewięciu Słońc. Są sygnały z połączeń z mniej masywnymi obiektami, takimi jak GW 190814, ale my nie wiem na pewno, czy to są czarne dziury ”.

Nowa populacja połączeń czarnych dziur i gwiazd neutronowych została opisana w czterech przygotowanych do druku dokumentach.

Pierwsza praca kataloguje 39 nowych wydarzeń. Druga praca rekonstruuje rozkłady masy i spinów 47 zdarzeń połączeniowych znalezionych w całym katalogu GWTC-2 i szacuje tempo zderzeń czarnej dziury i gwiazd neutronowych. Trzecia praca skrupulatnie szuka błysków gamma związanych ze zdarzeniami fuzji (nie znalazła żadnego). I czwarty papier ocenia dane pod kątem prognoz ogólna teoria względności; Spoiler, ogólna teoria względności zachowuje się całkowicie.

Ogólnie rzecz biorąc, nowy zbiór zdarzeń dotyczących fuzji to nie tylko sposób na badanie kolizji. Daje nam możliwość bezpośredniego badania czarnych dziur, które – ponieważ nie emitują wykrywalnego promieniowania – są niezwykle trudne do zbadania.

Dzięki falom grawitacyjnym wiemy o tych obiektach znacznie więcej niż jeszcze rok temu. I stąd zacznie się kula śnieżna.

„Połączenie układów podwójnych czarnej dziury i gwiazd neutronowych to wyjątkowe laboratorium” Powiedział Berry.

„Możemy ich użyć do badania zarówno grawitacji – jak dotąd ogólna teoria względności Einsteina przeszła wszystkie testy – jak i astrofizyki tego, jak masywne gwiazdy żyją swoim życiem. LIGO i Virgo zmieniły naszą zdolność obserwacji tych układów podwójnych, a wraz z poprawą naszych detektorów, tempo odkryć tylko wzrośnie. „

LIGO umieściło przedruki na swojej stronie internetowej, czekając na recenzję. Można je znaleźć tutaj, tutaj, tutaj i tutaj.