W maju 2023 r., wkrótce po ponownym włączeniu LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) w celu przeprowadzenia czwartej serii obserwacji, wykrył sygnał fali grawitacyjnej ze zderzenia obiektu, najprawdopodobniej gwiazdy neutronowej, z podejrzeniem czarnej dziury o masie od 2.5 do 4.5 razy większej niż masa naszego Słońca.
Sygnał ten, nazwany GW230529, jest intrygujący dla badaczy, ponieważ masa kandydatki na czarną dziurę mieści się w tak zwanej luce masowej pomiędzy najcięższymi znanymi gwiazdami neutronowymi, które mają nieco więcej niż dwie masy Słońca, a najlżejszymi znanymi czarnymi dziurami, których masa wynosi około pięciu mas Słońca. Chociaż sam sygnał fali grawitacyjnej nie jest w stanie ujawnić prawdziwej natury tego obiektu, przyszłe wykrycie podobnych zdarzeń, zwłaszcza tych, którym towarzyszą rozbłyski światła, mogą okazać się kluczem do odpowiedzi na pytanie, jak lekkie mogą być czarne dziury.
Zdjęcie pokazuje koalescencję i połączenie czarnej dziury o mniejszej przerwie masowej (ciemnoszara powierzchnia) z gwiazdą neutronową (silnie zdeformowaną pływowo przez grawitację czarnej dziury). To nieruchome zdjęcie z symulacji łączenia się gwiazd neutronowych uwydatnia jedynie składniki gwiazdy neutronowej o niższej gęstości, od 60 gramów na centymetr sześcienny (ciemny niebieski) do 600 kilogramów na centymetr sześcienny (biały). Jej kształt uwypukla silne odkształcenia materiału gwiazdy neutronowej o małej gęstości. Źródło zdjęcia: Ivan Markin, Tim Dietrich (Uniwersytet w Poczdamie), Harald Paul Pfeiffer, Alessandra Buonanno (Instytut Fizyki Grawitacyjnej im. Maxa Plancka
„Najnowsze odkrycie pokazuje imponujące możliwości naukowe sieci detektorów fal grawitacyjnych, która jest znacznie bardziej czuła niż w trzeciej serii obserwacyjnej” – mówi Jenne Driggers (doktorat, '15), główny naukowiec ds. detekcji w LIGO Hanford w Waszyngtonie, jeden z dwóch obiektów, wraz z LIGO Livingston w Luizjanie, tworzących Obserwatorium LIGO.
FAM przeszedł do historii w 2015 roku po przeprowadzeniu pierwszej bezpośredniej detekcji fal grawitacyjnych w kosmosie. Od tego czasu LIGO i jego partnerski detektor w Europie, Virgo, odkryły prawie 100 połączeń między czarnymi dziurami, kilka gwiazd neutronowych, a także połączenia gwiazd neutronowych z czarnymi dziurami. Japoński detektor KAGRA dołączył do sieci fal grawitacyjnych w 2019 roku, a zespół naukowców wspólnie analizujący dane ze wszystkich trzech detektorów znany jest jako współpraca LIGO–Virgo–KAGRA (LVK). Obserwatoria LIGO są finansowane przez Narodową Fundację Nauki (NSF), a zostały zaprojektowane, zbudowane i obsługiwane przez Caltech i MIT.
Najnowsze odkrycie wskazuje również, że zderzenia z udziałem lekkich czarnych dziur mogą być częstsze, niż wcześniej sądzono.
„To odkrycie, pierwsze z naszych ekscytujących wyników czwartej serii obserwacyjnej LIGO–Virgo–KAGRA, ujawnia, że liczba podobnych zderzeń między gwiazdami neutronowymi a czarnymi dziurami o małej masie może być większa, niż wcześniej sądzono” – mówi Jess McIver, adiunkt na Uniwersytecie Kolumbii Brytyjskiej, zastępca rzecznika LIGO Scientific Collaboration i były stażysta podoktorski w Caltech.
Przed wydarzeniem GW230529 zidentyfikowano jeszcze jeden intrygujący obiekt-kandydat na przerwę masową. W tym przypadku, który miał miejsce w sierpniu 2019 r. i jest znany jako GW190814, odnaleziono zwarty obiekt o masie 2.6 masy Słońca jako część kosmicznej kolizji, ale naukowcy nie są pewni, czy była to gwiazda neutronowa, czy czarna dziura.
Po przerwie na konserwację i modernizację czwarta seria obserwacyjna detektorów zostanie wznowiona 10 kwietnia 2024 roku i potrwa do lutego 2025 roku.
Napisane przez Whitney Clavin
Źródło: Caltech
