Τον Μάιο του 2023, λίγο αφότου το LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) επανενεργοποιήθηκε για την τέταρτη σειρά παρατηρήσεών του, εντόπισε ένα σήμα βαρυτικού κύματος από τη σύγκρουση ενός αντικειμένου, πιθανότατα ενός αστέρα νετρονίων, με ύποπτη μαύρη τρύπα που έχει μάζα 2.5 έως 4.5 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου μας.
Αυτό το σήμα, που ονομάζεται GW230529, είναι συναρπαστικό για τους ερευνητές επειδή η μάζα της υποψήφιας μαύρης τρύπας εμπίπτει σε ένα λεγόμενο χάσμα μάζας μεταξύ των βαρύτερων γνωστών αστέρων νετρονίων, που είναι ελαφρώς περισσότερες από δύο ηλιακές μάζες, και των ελαφρύτερων γνωστών μαύρων οπών, που είναι περίπου πέντε ηλιακές μάζες. Ενώ το σήμα βαρυτικού κύματος από μόνο του δεν μπορεί να αποκαλύψει την αληθινή φύση αυτού του αντικειμένου, μελλοντικές ανιχνεύσεις παρόμοιων γεγονότων, ειδικά εκείνων που συνοδεύονται από εκρήξεις φωτός, θα μπορούσαν να κρατήσουν το κλειδί για την απάντηση στο ερώτημα πόσο ελαφριές μπορεί να είναι οι μαύρες τρύπες.
Η εικόνα δείχνει τη συνένωση και τη συγχώνευση μιας μαύρης τρύπας χαμηλότερου χάσματος μάζας (σκούρα γκρίζα επιφάνεια) με ένα αστέρι νετρονίων (πολύ παλιρροιακά παραμορφωμένο από τη βαρύτητα της μαύρης τρύπας). Αυτή η ακίνητη εικόνα από μια προσομοίωση συγχώνευσης υπογραμμίζει μόνο τα συστατικά χαμηλότερης πυκνότητας του αστέρα νετρονίων, που κυμαίνονται από 60 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό (σκούρο μπλε) έως 600 κιλά ανά κυβικό εκατοστό (λευκό). Το σχήμα του αναδεικνύει τις έντονες παραμορφώσεις του υλικού χαμηλής πυκνότητας του αστέρα νετρονίων. Πιστοποίηση εικόνας: Ivan Markin, Tim Dietrich (Πανεπιστήμιο του Πότσνταμ), Harald Paul Pfeiffer, Alessandra Buonanno (Ινστιτούτο Max Planck για τη Βαρυτική Φυσική
«Το πιο πρόσφατο εύρημα καταδεικνύει την εντυπωσιακή επιστημονική ικανότητα του δικτύου ανιχνευτών βαρυτικών κυμάτων, το οποίο είναι σημαντικά πιο ευαίσθητο από ό,τι ήταν στην τρίτη παρακολούθηση παρατήρησης», λέει η Jenne Driggers (PhD '15), επικεφαλής επιστήμονας ανίχνευσης στο LIGO Hanford στην Ουάσιγκτον. μία από τις δύο εγκαταστάσεις, μαζί με το LIGO Livingston στη Λουιζιάνα, που αποτελούν το Παρατηρητήριο LIGO.
ΛΙΓΟ έγραψε ιστορία το 2015 μετά την πραγματοποίηση της πρώτης άμεσης ανίχνευσης βαρυτικών κυμάτων στο διάστημα. Από τότε, το LIGO και ο συνεργάτης του ανιχνευτής στην Ευρώπη, η Virgo, έχουν εντοπίσει σχεδόν 100 συγχωνεύσεις μεταξύ μαύρων οπών, μια χούφτα μεταξύ αστέρων νετρονίων, καθώς και συγχωνεύσεις μεταξύ αστέρων νετρονίων και μαύρων οπών. Ο ιαπωνικός ανιχνευτής KAGRA εντάχθηκε στο δίκτυο βαρυτικών κυμάτων το 2019 και η ομάδα των επιστημόνων που αναλύουν συλλογικά δεδομένα και από τους τρεις ανιχνευτές είναι γνωστή ως συνεργασία LIGO–Virgo–KAGRA (LVK). Τα αστεροσκοπεία LIGO χρηματοδοτούνται από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών (NSF) και σχεδιάστηκαν, κατασκευάστηκαν και λειτουργούν από την Caltech και το MIT.
Το πιο πρόσφατο εύρημα δείχνει επίσης ότι οι συγκρούσεις που περιλαμβάνουν ελαφριές μαύρες τρύπες μπορεί να είναι πιο συχνές από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως.
«Αυτή η ανίχνευση, το πρώτο από τα συναρπαστικά μας αποτελέσματα από την τέταρτη παρατήρηση LIGO–Virgo–KAGRA, αποκαλύπτει ότι μπορεί να υπάρχει υψηλότερος ρυθμός παρόμοιων συγκρούσεων μεταξύ άστρων νετρονίων και μαύρων τρυπών χαμηλής μάζας από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως», λέει ο Jess McIver. επίκουρος καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Βρετανικής Κολομβίας, αναπληρωτής εκπρόσωπος της Επιστημονικής Συνεργασίας LIGO και πρώην μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο Caltech.
Πριν από το συμβάν GW230529, είχε εντοπιστεί ένα άλλο ενδιαφέρον υποψήφιο αντικείμενο με διάκενο μάζας. Σε αυτό το γεγονός, το οποίο έλαβε χώρα τον Αύγουστο του 2019 και είναι γνωστό ως GW190814, βρέθηκε συμπαγές αντικείμενο 2.6 ηλιακών μαζών ως μέρος μιας κοσμικής σύγκρουσης, αλλά οι επιστήμονες δεν είναι σίγουροι αν ήταν αστέρι νετρονίων ή μαύρη τρύπα.
Μετά από ένα διάλειμμα για συντήρηση και αναβαθμίσεις, η τέταρτη λειτουργία παρατήρησης των ανιχνευτών θα συνεχιστεί στις 10 Απριλίου 2024 και θα συνεχιστεί μέχρι τον Φεβρουάριο του 2025.
Σε σενάριο Whitney Clavin
πηγή: caltech
