Badania

Nowa populacja czarnych dziur

Opublikowano: 12.06.2017

forum akademickie

Fale grawitacyjne, niewielkie zaburzenia czasoprzestrzeni, zostały wykryte w sposób bezpośredni po raz trzeci. Podobnie jak w przypadku dwóch poprzednich detekcji zarejestrowane fale powstały w wyniku zlewania się dwóch czarnych dziur i połączenia się ich w jedną większą, wirującą czarną dziurę. Tuż przed połączeniem się czarnych dziur emitowane są fale grawitacyjne o mocy większej niż moc promieniowania elektromagnetycznego wszystkich gwiazd i galaktyk znajdujących się w obserwowalnym Wszechświecie.

Nowo powstała czarna dziura jest oddalona od Ziemi o około 3 miliardy lat świetlnych – dwa razy dalej niż poprzednio zaobserwowane układy – i ma masę około 49 razy większą od masy Słońca.

Najnowsze odkrycie zostało opisane w artykule zaakceptowanym do publikacji w czasopiśmie „Physical Review Letters”. Miało ono miejsce podczas trwającej właśnie kampanii obserwacyjnej, rozpoczętej 30 listopada 2016 r., dwóch amerykańskich detektorów Advanced LIGO. Kampania obserwacyjna będzie kontynuowana aż do lata bieżącego roku, wtedy zbieranie danych zacznie europejski detektor Advanced Virgo, znajdujący się niedaleko Pizy we Włoszech. Po dołączeniu detektora Advanced Virgo do dwóch detektorów Advanced LIGO powstanie sieć trzech detektorów, która umożliwi rejestrację słabszych fal grawitacyjnych i bardziej precyzyjny pomiar parametrów źródeł generujących te fale.

Trzecia detekcja fal grawitacyjnych miała miejsce 4 stycznia 2017 roku, sygnał z nią związany nazwano GW170104. Został on poddany analizie przez zespoły naukowe projektów LIGO i Virgo składające się 1200 badaczy z ponad 100 instytucji naukowych znajdujących się na 4 kontynentach. Te same zespoły we wrześniu 2015 zarejestrowały po raz pierwszy w historii bezpośrednią detekcję fal grawitacyjnych, a kilka miesięcy później druga. Dzięki trzeciej detekcji naukowcy potwierdzili istnienie nieoczekiwanej populacji czarnych, a wspólna prac umożliwiła obserwacje zdarzeń sprzed miliardów lat.

Najnowsza obserwacja dostarcza też pewnych wskazówek dotyczących położenia w przestrzeni własnych osi obrotu, wokół których czarne dziury wirują zbliżając się do siebie. Czarne dziury mogą obracać się wokół osi dowolnie zorientowanych względem siebie i względem płaszczyzny, w której leżą ich orbity. Jest to podobne do pary łyżwiarzy, którzy krążą wokół siebie wykonując jednocześnie piruety – obroty wokół własnych osi. Analiza danych dostarczyła dowodów na to, że oś obrotu przynajmniej jednej z czarnych dziur nie jest prostopadła do płaszczyzny orbity, co daje wskazówki dotyczące tego, jak ta para czarnych dziur powstała.

Wśród naukowców pracujących przy detektorze Virgo znajduje się polska grupa POLGRAW, składająca się z badaczy z: Instytutu Matematycznego PAN, Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN, Narodowego Centrum Badań Jądrowych, Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, a także uniwersytetów: w Białymstoku, Jagiellońskiego w Krakowie, Mikołaja Kopernika w Toruniu, Warszawskiego, Wrocławskiego i Zielonogórskiego.

– Naszym zadaniem była analiza danych uzyskanych z amerykańskich detektorów LIGO, prowadzenie badań źródeł astrofizycznych fal grawitacyjnych, opracowywanie teoretycznych modeli sygnałów fal grawitacyjnych oraz udział w rozbudowie detektora Virgo – mówi prof. dr hab. Andrzej Królak z Instytutu Matematycznego PAN oraz Narodowego Centrum Badań Jądrowych, członek zarządu projektu Virgo.

Polacy – prof. dr hab. Andrzej Królak, prof. dr hab. Piotr Jaranowski – stworzyli podstawy wielu algorytmów i metod służących do wykrywania i estymacji parametrów fal grawitacyjnych z układów podwójnych. Przyczynili się do precyzyjnego modelowania sygnału fali grawitacyjnej z układu podwójnego, przeprowadzili symulacje pokazujące, że układy podwójne czarnych dziur są najlepiej wykrywalnymi przez detektory LIGO-Virgo źródłami promieniowania grawitacyjnego, czym zajmowali się prof. dr hab. Krzysztof Belczyński, prof. dr hab. Tomasz Bulik, a dr hab. Michał Bejger, dr Izabela Kowalska-Leszczyńska, dr hab. Dorota Rosińska i dr Adam Zadrożny badali astrofizyczne własności układów podwójnych oraz poszukiwali mogących towarzyszyć zdarzeniu błysków optycznych.

Jk

(źródło: PAN)


PARTNERZY

forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie