Po raz trzeci zarejestrowano fale grawitacyjne – niewielkie zaburzenia czasoprzestrzeni o wielkim znaczeniu. W odkryciu brał udział naukowiec z Obserwatorium Astronomicznego UW.
Podobnie jak w przypadku dwóch poprzednich detekcji, również i tym razem zarejestrowane fale powstały w wyniku połączenia się dwóch czarnych dziur, których masy oszacowano na 31 i 19 mas Słońca. W procesie tym powstała wirująca czarna dziura o masie około 49 razy większej od masy Słońca – wartość ta znajduje się pomiędzy wartościami mas finalnych czarnych dziur, równych 21 i 62 masom Słońca, powstałych w wyniku zdarzeń zarejestrowanych w 2015 roku. Nowo powstała czarna dziura jest oddalona od Ziemi o około 3 miliardy lat świetlnych. Odkrycie potwierdza istnienie nieznanej do tej pory populacji czarnych dziur o masach gwiazdowych.
W każdym z tych trzech zdarzeń, tuż przed połączeniem się czarnych dziur emitowane są fale grawitacyjne o mocy przewyższającej moc promieniowania elektromagnetycznego wszystkich gwiazd i galaktyk znajdujących się w obserwowalnym Wszechświecie.
Trzecia bezpośrednia detekcja fal grawitacyjnych
Fale grawitacyjne zaobserwowano po raz trzeci 4 stycznia 2017 roku. Sygnał z nią związany nazwano GW170104. Został on poddany starannej analizie przez zespoły naukowe projektów LIGO i Virgo składające się z 1200 badaczy z ponad 100 instytucji naukowych znajdujących się na czterech kontynentach. Te same zespoły we wrześniu 2015 roku doprowadziły do pierwszej w historii bezpośredniej detekcji fal grawitacyjnych, a kilka miesięcy później udało im się je zarejestrować po raz drugi.
– Dzięki tej trzeciej detekcji potwierdzamy istnienie nieoczekiwanej populacji czarnych dziur o masach większych niż 20 mas Słońca – mówi Jo van den Brand z Nikhef i VU University Amsterdam, rzecznik międzynarodowego zespołu Virgo, składającego się z ponad 280 naukowców, prowadzącego wspólnie z zespołem LIGO analizę danych. – Wspólna praca zespołów LIGO i Virgo umożliwiła obserwację tych niesamowitych wydarzeń, które nastąpiły miliardy lat temu – dodaje.
W odkryciu brali udział naukowcy z polskiej grupy POLGRAW, która jest częścią zespołu Virgo. Naukowiec z UW prof. Tomasz Bulik z Obserwatorium Astronomicznego UW uczestniczył w detekcji fal grawitacyjnych. Prof. Bulik przeprowadził symulacje pokazujące, że układy podwójne czarnych dziur są najlepiej wykrywalnymi przez detektory LIGO-Virgo źródłami promieniowania grawitacyjnego.
Czarne dziury jak para łyżwiarzy
Najnowsza obserwacja wywołała żywą dyskusję dotyczącą położenia w przestrzeni osi obrotu, wokół których czarne dziury wirują, zbliżając się do siebie. Czarne dziury mogą obracać się wokół osi dowolnie zorientowanych względem siebie oraz płaszczyzny, w której leżą ich orbity. Jest to podobne do pary łyżwiarzy, którzy krążą wokół siebie, wykonując jednocześnie piruety – obroty wokół własnych osi. Dotychczasowe badania nie dają odpowiedzi na pytanie, czy zderzające się czarne dziury rotowały. Jeżeli ich rotacja byłaby dość szybka, oznaczałoby to, że oś obrotu przynajmniej jednej z czarnych dziur nie jest prostopadła do płaszczyzny orbity, co może dać w przyszłości wskazówki dotyczące tego, jak ta para czarnych dziur powstała. Na takie rewelacje będziemy jednak musieli zaczekać, aż LIGO naprawdę zmierzy rotacje i osie nachylenia zderzających się czarnych dziur.
Najnowsze odkrycie zostało opisane w czasopiśmie „Physical Review Letters”.
