Astronomové detekovali 35 nových případů gravitačních vln

Astrofyzikové ze skupiny LIGO-Virgo-KAGRA Collaboration detekovali dalších 35 případů gravitačních vln od posledního katalogu z října 2020, což poskytlo 90 celkově pozorovaných záznamů gravitačních vln od počátku jejich detekce. Z 35 nově detekovaných případů se zřejmě ve 32 záznamech jednalo s největší pravděpodobností o splynutí černých děr – dvě černé díry se pohybovaly po spirále navzájem kolem sebe až nakonec splynuly v jeden objekt – a ve třech případech se jednalo o kolizi neutronových hvězd s černými dírami. Hmotnosti černých děr se pohybovaly v širokém rozmezí, nejhmotnější z nich měla velikost kolem 90 hmotností našeho Slunce. Několik následných černých děr, které se vytvořily jako důsledek vzájemného splynutí, překročily hranici 100 hmotností Slunce a jsou klasifikovány jako černé díry střední velikosti.

Gravitační vlny byly poprvé předpovězeny Albertem Einsteinem v rámci obecné teorie relativity. Protože gravitační vlny dosahující Země jsou velmi slabé, trvalo mnoho dekád intenzivní práce k postavení přístrojů, dostatečně přesných a citlivých k měření těchto vln.

Přestože první detekce gravitační vln se uskutečnila v roce 2015, počet registrací narůstal ohromnou rychlostí. V průběhu roků čekali vědci beznadějně na pozorování gravitačních vln – vibrací ve stavbě vesmíru, než se je podařilo vůbec poprvé zaregistrovat, až k současným pozorováním mnoha úkazů každý měsíc, a dokonce více úkazů ve stejný den. Detektory gravitačních vln fungují na základě použití vysokovýkonných laserů, které pečlivě měří čas příchodu světla na cestu mezi zrcadly podél dvou kolmých ramen.

Ve třetí pozorovací etapě, která trvala od 1. 11. 2019 do 27. 3. 2020, detektory LIGO a Virgo dosáhly svého vůbec nejlepšího výkonu. K dosažení tohoto obrovského pokroku získaly průkopnické přístroje mnohem citlivější status díky programu nepřetržitého vylepšování a údržby.

„Detektory LIGO a Virgo jsou postupně zdokonalovány, například se zvyšuje výkon laserů a získaného světla,“ říká Madeline Wade, pracovnice v oboru fyziky na Kenyon College. „Skvělá citlivost detektorů umožnila detekovat mnohem více napínavých jevů gravitačních vln včetně vůbec prvních spolehlivých detekcí dvojice neutronová hvězda-černá díra.“

„Poslední objevy představují doslova ´tsunami´ v tomto oboru a byly hlavním skokem vpřed v našem pátrání k odhalení tajemství vývoje vesmíru,“ říká profesorka Susan Scott, vědecká pracovnice na ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) at Australian National University. „Tyto objevy představují desetinásobné navýšení počtu detekcí gravitačních vln pomocí detektorů LIGO a Virgo vzhledem k době, co zahájily pozorování.“

„Nyní jsme detekovali 35 případů. To je pozoruhodné! Na rozdíl od toho, že jsme uskutečnili pouhé tři detekce v naší první etapě pozorování, která trvala čtyři měsíce v letech 2015-2016. Toto je vskutku nová éra v detekci gravitačních vln a rostoucí populace objevů tak odhaluje mnoho informací o životě a zániku hvězd v celém vesmíru.“

Zde je několik významných objevů z posledních 35 pozorovaných případů:

GW191219_163120 a GW200115_042309: dvě splynutí dvojic neutronová hvězda-černá díra; neutronová hvězda v případu GW191219_163120 je jednou z nejméně hmotných doposud pozorovaných hvězd tohoto typu;

GW200210_092254: splynutí mezi černou dírou a objektem, který může být buď černou dírou nebo těžkou neutronovou hvězdou;

GW200220_061928: velmi hmotná dvojice černých děr obíhajících navzájem kolem sebe o společné hmotnosti 145krát větší, než je hmotnost Slunce;

GW191204_171526: dvojice černých děr obíhajících navzájem kolem sebe, z nichž přinejmenším jedna z této dvojice rotuje v kolmém směru;

GW191109_010717: dvojice černých děr obíhajících navzájem kolem sebe, které mají společnou hmotnost 112krát větší, než činí hmotnost Slunce a které, jak se zdá, rotují obráceně;

GW191129_134029: dvojice černých děr, které mají společnou hmotnost rovnající se pouze 18 hmotnostem Slunce.

Poznámka: Detektory gravitačních vln LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) jsou umístěny v Livingstonu (stát Luisiana) a v Hanfordu (stát Washington). Italský detektor Virgo se nachází poblíž města Pisa. Detektor KAGRA, dříve označovaný jako LCGT (Large-scale Cryogenic Gravitational-wave Telescope), je asi 3 kilometry dlouhá anténa laserové interferometrické detekce gravitačních vln postavená v oblasti Kamioka v podzemí Japonska.

Zdroj: http://www.sci-news.com/astronomy/third-gravitational-wave-catalog-10258.html

autor: František Martinek