Astronomové detekují gravitační vlnu „tsunami“. Tobě, odkud pocházím

nejčerstvější gravitační vlna Running Monitor zaznamenal dosud největší vzdálenost.

Za méně než pět měsíců, od listopadu 2019 do března 2020, zaznamenaly interferometry LIGO-Virgo 35 masivních gravitačních vln. V průměru je to přibližně 1,7 událostí gravitační vlny každý týden po dobu trvání běhu.

To je významný nárůst oproti týdennímu průměru 1,5 události detekované v předchozím běhu a v důsledku toho se celkový počet událostí zvýšil na 90 od první detekce gravitačních vln, která se zapsala do historie v září 2015.

„Tyto objevy představují desetinásobný nárůst počtu gravitačních vln, které LIGO a Virgo zachytily od doby, kdy začaly pozorovat,“ Astrofyzička Susan Scottová řekla:z Australské národní univerzity v Austrálii.

„Objevili jsme 35 událostí. To je obrovské! Naproti tomu při našem prvním pozorování, které trvalo čtyři měsíce v letech 2015-16, jsme učinili tři objevy. Toto je skutečně nová éra objevů gravitačních vln a rostoucí počet objevů odhaluje mnohé.“ informací o životě a smrti.“ hvězdy po celém vesmíru.“

Z 35 nových objevů bylo 32 s největší pravděpodobností výsledkem fúzí mezi páry černé díry. K tomu dochází, když jsou dvojice černých děr na blízké oběžné dráze taženy vzájemnou gravitací a nakonec se srazí a vytvoří jedinou, masivnější černou díru.

Tato kolize vysílá časoprostorem vlnění, jako vlnění generované, když hodíte kámen do rybníka; Astronomové mohou analyzovat tyto vlnky a určit charakteristiky černých děr.

Graf ukazující hmotnosti všech dosud oznámených spojení černých děr. (LIGO-Virgo / Aaron Geller / Northwestern University)

Data odhalila shluk hmotností černých děr, přičemž největší zaznamenaná hmotnost byla asi 87krát větší než hmotnost Slunce. Tato černá díra se spojila se společníkem s hmotností 61krát větší než hmotnost Slunce, což vedlo ke vzniku jediné černé díry s hmotností 141krát větší než hmotnost Slunce. Tato událost byla pojmenována GW200220_061928.

Výsledkem posledního sloučení byla černá díra o hmotnosti 104krát větší než Slunce. Obě jsou považovány za středně hmotné černé díry s hmotností od 100 do asi 1 milionu slunečních hmotností, přičemž černých děr bylo zjištěno jen velmi málo.

GW200220_061928 je také zajímavý, protože alespoň jedna z černých děr zapojených do sloučení se nachází v tom, čemu říkáme horní hmotová mezera. Podle našich modelů se černé díry větší než 65 hmotností Slunce nemohou skládat z jedné hvězdy, jako to dělají černé díry s hmotností hvězd.

Je to proto, že prekurzorové hvězdy jsou tak hmotné, že supernovy – známé jako Nestabilní pár supernov Měl by zcela vymazat hvězdné jádro a nezůstat po něm nic, co by se gravitací zhroutilo do černé díry.

To naznačuje, že černá díra o hmotnosti Slunce 87 mohla být produktem předchozí fúze. GW200220_061928 není první, kdo zahrnul černou díru do horní masové mezery, ale její objev naznačuje, že hierarchické sloučení černých děr není neobvyklé.

Další událost zahrnuje objekt v mezeře nižší hmotnosti – mezeře černých děr o hmotnosti 2,5 až 5 násobku hmotnosti Slunce. Nezjistili jsme nezvratně neutronovou hvězdu větší než ta první, ani černou díru menší než ta druhá; Událost nazvaná GW200210_092254 zahrnovala záznam objektu o hmotnosti 2,8 Slunce. Astronomové dospěli k závěru, že se může jednat o velmi malou černou díru.

„Pohled na hmotnosti a rotace černých děr v těchto binárních systémech ukazuje, jak jsou tyto systémy vůbec drženy pohromadě,“ řekl Scott.

„Také to vyvolává některé opravdu skvělé otázky. Například, vznikl systém původně ze dvou hvězd, které spolu prošly svými životními cykly a nakonec se staly černými dírami? Nebo byly dvě černé díry spojeny dohromady ve velmi hustém, dynamickém prostředí jako např. střed galaxie?“

Další tři události z 35 zahrnovaly černou díru a něco jiného méně hmotného, ​​pravděpodobně neutronovou hvězdu. Tyto události jsou velmi zajímavé pro astronomy, protože by mohly odhalit, co je uvnitř neutronové hvězdy – pokud někdy zjistíme, že vyzařuje světlo. Když najdeme více těchto fúzí, můžeme začít lépe chápat, jak k nim skutečně dochází.

„Teprve nyní začínáme oceňovat úžasnou rozmanitost černých děr a neutronové hvězdy,“ Astronom Christopher Berry řekl: Z University of Glasgow ve Velké Británii

„Naše nejnovější výsledky dokazují, že se vyskytují v mnoha velikostech a kombinacích – vyřešili jsme některá stará tajemství, ale objevili jsme i některá nová. S těmito pozorováními jsme blíže k vyřešení záhad, jak hvězdy, stavební kameny náš vesmír se vyvíjí.“

Práce týmu byla odeslána k publikaci a lze ji nalézt na předtiskovém serveru arXiv.