Dziwny obiekt wytworzył fale grawitacyjne. Pojawił się tajemniczy trop

Fale grawitacyjne to swoiste odkształcenie w czasoprzestrzeni przemieszczające się z prędkością światła - są to w zasadzie rozchodzące się drgania pola grawitacyjnego. Ich istnienie zostało potwierdzone w 2015 roku. Dwa lata później odkrywcy otrzymali Nagrodę Nobla z dziedziny fizyki "za decydujący wkład w stworzenie detektora LIGO i obserwację fal grawitacyjnych".

Źródłami fal grawitacyjnych mogą być układy podwójne obiektów o gigantycznych masach, które poruszają się wokół siebie z ogromnymi prędkościami, może to być m.in. układ dwóch czarnych dziur. Ponadto fale tego typu mogą powstać w przypadku zderzenia się obiektów o niezwykle dużych masach.

Jak już wcześniej wspomniano, naukowcy w swoich nowych badaniach określili źródło powstania fali grawitacyjnej z 2023 roku - było to wzajemne oddziaływanie dwóch kosmicznych obiektów. Jednym była gwiazda neutronowa, z kolei określenie charakteru drugiego obiektu spowodowało wiele komplikacji.

Ciało to pod względem swojej masy znajdowało się w tzw. dolnej luce masowej - jest to brak obiektów w zakresie mas od około 2,3 do 5 mas Słońca, czyli między najbardziej masywnymi gwiazdami neutronowymi a najmniej masywnymi czarnymi dziurami. 

Gwiazdy neutronowe są tym, co pozostało po śmierci gwiazdy. Gwiazdy o masie wyjściowej od 8 do 30 mas Słońca u kresu swego życia wyrzucają w przestrzeń kosmiczną materię zewnętrzną, zaś pozostałe jądro zapada się w ultragęsty obiekt o średnicy zaledwie 20 km. Gwiazdy neutronowe mają masę do 2,3 masy Słońca.

Natomiast czarne dziury powstają wskutek zapadania się gwiazd o znacznie większej masie wyjściowej. Powstaje wówczas obszar w czasoprzestrzeni o ekstremalnie silnej grawitacji i masie. Masy czarnych dziur wynoszą od 5 do kilkunastu mas Słońca, chociaż istnieją takie obiekty, których masa przekracza miliony mas Słońc. Zastanawiający jest w zasadzie brak obiektów, których masa wynosi od 2,3 do 5 mas Słońca.

Badacze z zespołu LIGO, Virgo i KAGRA donoszą, że po raz pierwszy zaobserwowali falę grawitacyjną powstałą wskutek oddziaływania gwiazdy neutronowej i obiektu z luki masowej. Wydarzenie to zostało nazwane GW230529.

- Chociaż poprzednie dowody na istnienie obiektów z luki masowej opisywano zarówno w falach grawitacyjnych, jak i elektromagnetycznych, ten układ jest szczególnie ekscytujący, ponieważ jest to pierwsza detekcja za pomocą fali grawitacyjnej obiektu z luki masowej w połączeniu z gwiazdą neutronową - mówi astrofizyk Sylvia Biscoveanu z Northwestern University w USA.

Dodała również: - Obserwacja tego układu ma ważne implikacje zarówno dla teorii ewolucji układu podwójnego, jak i elektromagnetycznych odpowiedników łączenia się obiektów zwartych.

Odnaleziona gwiazda neutronowa miała masę od 1,2 do 2 mas Słońca. Z kolei tajemniczy obiekt miał masę od 2,5 do 4,5 masy Słońca. Badacze sugerują, że może być to maleńka czarna dziura, chociaż jak sami stwierdzają, obecnie nie ma sposobu, aby się tego dowiedzieć.

- Zanim zaczęliśmy obserwować Wszechświat za pomocą fal grawitacyjnych, o właściwościach zwartych obiektów, takich jak czarne dziury i gwiazdy neutronowe, można było pośrednio wywnioskować z obserwacji elektromagnetycznych układów w naszej Drodze Mlecznej - mówi astrofizyk Michael Zevin z Adler Planetarium w USA.

Stwierdza także: - Idea luki pomiędzy masami gwiazdy neutronowej i czarnej dziury, koncepcja istniejąca już od ćwierć wieku, zrodziła się na podstawie obserwacji elektromagnetycznych. GW230529 jest ekscytującym odkryciem, ponieważ wskazuje na to, że "przerwa masowa" jest mniej pusta, niż wcześniej sądzili astronomowie. Ma to konsekwencje dla eksplozji supernowych, w wyniku których powstają zwarte obiekty, a także dla potencjalnego światła, które pojawia się, gdy czarna dziura rozrywa gwiazdę neutronową.

Wyniki badań zostały opublikowane na stronie internetowej projektu LIGO.

***

Bądź na bieżąco i zostań jednym z 90 tys. obserwujących nasz fanpage - polub Geekweek na Facebooku i komentuj tam nasze artykuły!