Kosmiczny kataklizm: odebrany bezprecedensowy sygnał fali grawitacyjnej | Nauka

Dwa detektory fal grawitacyjnych w Europie i Stanach Zjednoczonych wykryły sygnał niewidzianej wcześniej kosmicznej katastrofy: zderzenia czarnych dziur z gwiazdami neutronowymi.

Odkryte wydarzenia, dwa, miały miejsce setki milionów lat temu. Od tego czasu fale, które stworzyli w czasoprzestrzeni, podróżują w kierunku Ziemi z prędkością światła. Kilka lat temu fizycy wzięli równania ogólnej teorii względności Einsteina i obliczyli rodzaj fali grawitacyjnej, jaką wywołałoby takie zdarzenie. Oba sygnały zostały teraz przechwycone przez detektory LIGOGO, w Stanach Zjednoczonych i Virgo w Europie, zgadzają się z przewidywaniami niemieckiego fizyka sprzed wieku.

gwiazdy neutronowe okropne rzeczy. Kiedy gwiazda dobiega końca, może zapaść się w sobie jak ogromny budynek, aż utworzy kulę o średnicy mniejszej niż średnica miasta takiego jak Madryt. Wewnątrz materia jest tak zwarta, że ​​łyżeczka gwiazdy neutronowej waży tyle samo, co wszyscy ludzie na Ziemi. Obiekty te podlegają warunkom stresowym, których nie można odtworzyć w kontrolowanych eksperymentach. Uważa się, że w trzewiach tych gwiazd powstają ogromne skupiska kwarków, których elementarne cząstki tworzą atomy. Możliwość obserwowania dokładnie tego, co się w nim dzieje, byłaby jednym z największych odkryć w historii fizyki.

Toni Font, członek współpracy naukowej między LIGO i Virgo, która przechwyciła sygnały, wyjaśnia: „Ten wynik potwierdza po raz pierwszy, że istnieją układy podwójne składające się z czarnej dziury i gwiazdy neutronowej i możemy je obserwować dzięki fale grawitacyjne.”

Zespół nabył obie fuzje w ciągu 10 dni w styczniu ubiegłego roku. W jednym z nich dziura dziewięciokrotnie większa od Słońca zderzyła się z gwiazdą neutronową o masie około 1,9 mas Słońca. Te dwa obiekty mogły krążyć obok siebie przez dziesiątki milionów lat, ale sygnał odbierany jest tylko z ostatniej części, w której oba obiekty się zderzyły i trwa tylko kilka sekund. Katastrofa wydarzyła się w miejscu oddalonym o 900 milionów lat świetlnych od Ziemi, to znaczy, aby do niej dotrzeć, trzeba by było podróżować z prędkością światła przez 900 milionów lat, co jest absolutnie niemożliwe dla ludzkiej technologii.

Drugie połączenie nastąpiło między dziurą sześć razy większą od Słońca a gwiazdą neutronową o masie 1,5 masy Słońca, która zderzyła się około miliarda lat świetlnych temu, miliard lat temu, kiedy na Ziemi zaczęło pojawiać się jednokomórkowe życie.

Gdy dwa sygnały zostały odebrane, dwa detektory uruchomiły międzynarodowy alarm dla innych teleskopów, aby spróbować wychwycić potencjalne światło z tych dwóch katastrof. Nie widzieli migotania, co miało sens. Kiedy czarna dziura i gwiazda neutronowa nie różnią się zbytnio rozmiarami, dziura rozkłada gwiazdę, aż stanie się rodzajem makaronu, który wiruje, aż zostanie całkowicie połknięty. W takich przypadkach mogą być emitowane błyski światła. To prawdopodobnie Co wydarzyło się w 2017 roku, kiedy LIGO po raz pierwszy wykryło fale grawitacyjne i światło z połączenia dwóch gwiazd neutronowych.

Kiedy czarna dziura jest znacznie większa niż gwiazda, połączenie jest zaskakujące. „Czarna dziura połyka całą gwiazdę od razu i nie przerywając jej wcześniej” – wyjaśnia Font. „Wydaje się, że tak jest w przypadku dwóch uchwyconych wydarzeń” – dodaje badacz. Szczegóły tych dwóch zjawisk zostaną opublikowane we wtorek w Astrofizyczne listy z dziennika.

fale grawitacyjne Są zniekształceniami czasoprzestrzeni – rzeczy, które tworzą wszechświat. Są jak fale w wodzie stawu, gdy wpada do niego kamień. Możliwość zmierzenia tych fluktuacji, które przewidział Einstein, daje ludzkości Nowy sposób patrzenia na wszechświat. Jednym z głównych celów detektorów zaangażowanych w to odkrycie jest wychwytywanie większej liczby połączeń hybrydowych tego typu, zwłaszcza tych, które również emitują światło, ponieważ dostarczają one więcej informacji – wyjaśnia Juan Calderon, naukowiec z Institute for High Energy Physics and co. -autor śledztwa. Fizyk wyjaśnia: „W tych dwóch przypadkach nie było sygnału elektromagnetycznego, więc możemy się tylko domyślać, że jeden z dwóch omawianych obiektów musi być gwiazdą neutronową, ponieważ teoretycznie jest zbyt jasna, aby być kolejną czarną dziurą”. Calderon twierdzi, że kiedy połączenie emituje promieniowanie rentgenowskie, gamma lub jakikolwiek inny sygnał elektromagnetyczny, pozwala to „lepiej zrozumieć, jak zachowuje się materia wewnątrz gwiazdy neutronowej, co jest jednym z wielkich pytań zadawanych dzisiaj w fizyce”. Te połączenia pozwalają nam sprawdzić, czy fale grawitacyjne i światło przemieszczają się z taką samą prędkością, jak przewidywał Einstein.

Możesz śledzić Rzecz Na Portal społecznościowy FacebookA Świergot mi Instagram, lub zarejestruj się tutaj, aby otrzymać Nasz cotygodniowy biuletyn.