Blesk zasáhl dvakrát - možná třikrát - a vědci z observatoře gravitačních vln laseru Interferometer Gravitational wave Observatory neboli LIGO doufají, že je to jen začátek nové éry porozumění našemu vesmíru. Tento „blesk“ přišel ve formě nepolapitelných těžko detekovatelných gravitačních vln, způsobených gigantickými událostmi, jako je srážka dvou černých děr. Energie uvolněná z takové události narušuje samotnou strukturu prostoru a času, podobně jako vlnky v rybníku. Dnešní oznámení je druhou sadou vln gravitačních vln detekovaných společností LIGO, po historické první detekci oznámené v únoru tohoto roku.
"K této kolizi došlo před 1,5 miliardami let," řekla Gabriela Gonzalezová ze Státní univerzity v Louisianě na tiskové konferenci, která oznámila novou detekci, "a tímto vám můžeme říci, že začala gravitační vlna astronomie."
K první detekci gravitačních vln LIGO ze sloučení černých děr došlo 14. září 2015 a to potvrdilo hlavní předpověď obecné teorie relativity Alberta Einsteina z roku 1915. K druhé detekci došlo 25. prosince 2015 a byly zaznamenány oběma dvojčaty LIGO.
Zatímco první detekce gravitačních vln uvolněných fúzí černých děr byla pouhým „švitořením“, které trvalo jen jednu pětinu sekundy, tato druhá detekce byla spíše „černým“, který byl viditelný celou sekundu v data. Poslechněte si toto video:
"Tomu říkáme gravitační hudba," řekla González, když na dnešní tiskové konferenci hrála video.
Zatímco gravitační vlny nejsou zvukové vlny, vědci převedli oscilaci a frekvenci gravitační vlny na zvukovou vlnu se stejnou frekvencí. Proč byly tyto dvě události tak odlišné?
Z údajů vědci dospěli k závěru, že během posledních okamžiků sloučení dvou černých děr, které byly 14 a 8krát větší než hmotnost Slunce, byla vytvořena druhá sada gravitačních vln a kolize způsobila jedinou, mohutnější rotující černou díru 21krát větší množství Slunce. Pro srovnání, černé díry detekované v září 2015 byly 36 a 29krát větší než hmotnost Slunce a sloučily se do černé díry 62 solárních hmot.
Vědci uvedli, že vysokofrekvenční gravitační vlny z černých děr s nízkou hmotností zasáhly citlivé detektory LIGO.
"Je velmi důležité, že tyto černé díry byly mnohem méně masivní než ty, které byly pozorovány při první detekci," řekl Gonzalez. "Kvůli jejich lehčím masám ve srovnání s první detekcí trávili více času - asi jednu sekundu - v citlivém pásmu detektorů." Je to slibný začátek mapování populací černých děr v našem vesmíru. “
LIGO umožňuje vědcům studovat vesmír novým způsobem pomocí gravitace místo světla. LIGO používá lasery k přesnému měření polohy zrcadel oddělených od sebe 4 km, asi 2,5 mil na dvou místech vzdálených více než 3 000 km, v Livingstonu, Louisianě a Hanfordu ve Washingtonu. LIGO tedy nezjistí přímo kolizní událost černé díry, detekuje roztažení a kompresi samotného prostoru. Dosavadní detekce jsou výsledkem schopnosti LIGO měřit poruchu vesmíru s přesností 1 dílu v miliardě miliard miliard. Signál z poslední události, pojmenovaný GW151226, byl produkován přeměnou hmoty na energii, která doslova otřásla časoprostorem jako Jello.
Člen týmu LIGO Fulvio Ricci, fyzik z římské univerzity La Sapienzaa, uvedl, že v říjnu došlo k třetí „kandidátské“ detekci události, kterou Ricci uvedl, že dává přednost „triggeru“, ale byla mnohem méně významná a signál na šum není dostatečně velký, aby se oficiálně počítal jako detekce.
Podle týmu však obě potvrzené detekce poukazují na to, že černé díry jsou ve vesmíru mnohem běžnější, než se původně předpokládalo, a často se mohou vyskytovat v párech.
"Druhý objev" opravdu dal "O" pro observatoř v LIGO, "řekl Albert Lazzarini, zástupce ředitele laboratoře LIGO v Caltechu. "Díky detekci dvou silných událostí během čtyř měsíců našeho prvního pozorovacího běhu můžeme začít předpovídat, jak často můžeme v budoucnu slyšet gravitační vlny." LIGO nám přináší nový způsob, jak sledovat některé z nejtmavších, ale zároveň nejaktivnějších událostí v našem vesmíru. “
LIGO je nyní offline pro vylepšení. Jeho příští běh sběru dat začne letos na podzim a vylepšení citlivosti detektoru by mohla umožnit LIGO dosáhnout až 1,5 až dvakrát více objemu vesmíru ve srovnání s prvním spuštěním. Očekává se, že během druhé poloviny nadcházejícího pozorovacího období LIGO se připojí třetí stránka, detektor Panny v blízkosti italské Pisy, s designem podobným dvojitým detektorům LIGO. Panna zlepší schopnost fyziků lokalizovat zdroj každé nové události porovnáním milisekundových rozdílů v době příjezdu příchozích gravitačních vlnových signálů.
Mezitím můžete pomoci týmu LIGO s projektem občanské vědy Gravity Spy prostřednictvím Zooniverse.
Zdroje pro další čtení:
Tiskové zprávy:
University of Maryland
Severozápadní univerzita
West Virginia University
Pensylvánská státní univerzita
Písmena fyzické recenze: GW151226: Pozorování gravitačních vln z 22-solární hmoty binární koalescence černé díry
Stránka LIGO, Caltech
Vynikající přehled gravitačních vln, jejich zdrojů a jejich detekce naleznete v vynikající sérii článků Markuse Possele, které jsme v únoru představili na UT:
