În mai 2023, la scurt timp după ce LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) s-a pornit din nou pentru a patra serie de observații, a detectat un semnalul undelor gravitaționale de la coliziune a unui obiect, cel mai probabil o stea neutronică, cu o gaură neagră suspectată care posedă o masă care este de 2.5 până la 4.5 ori mai mare decât cea a Soarelui nostru.
Acest semnal, numit GW230529, este intrigant pentru cercetători, deoarece masa găurii negre candidate se încadrează într-un așa-numit decalaj de masă între cele mai grele stele neutronice cunoscute, care sunt puțin mai mult de două mase solare, și cele mai ușoare găuri negre cunoscute, care sunt de aproximativ cinci mase solare. În timp ce semnalul undelor gravitaționale singur nu poate dezvălui adevărata natură a acestui obiect, detecțiile viitoare ale evenimentelor similare, în special cele însoțite de explozii de lumină, ar putea deține cheia pentru a răspunde la întrebarea cât de ușoare pot fi găurile negre.
Imaginea arată coalescența și fuziunea unei găuri negre cu decalaj de masă inferioară (suprafață gri închis) cu o stea neutronică (deformată foarte mult de gravitația găurii negre). Această imagine statică dintr-o simulare de fuziune evidențiază doar componentele cu densitate mai mică ale stelei neutronice, variind de la 60 de grame pe centimetru cub (albastru închis) la 600 de kilograme pe centimetru cub (alb). Forma sa evidențiază deformațiile puternice ale materialului cu densitate scăzută al stelei neutronice. Credit imagine: Ivan Markin, Tim Dietrich (Universitatea din Potsdam), Harald Paul Pfeiffer, Alessandra Buonanno (Institutul Max Planck pentru Fizica Gravitațională)
„Cea mai recentă descoperire demonstrează capacitatea științifică impresionantă a rețelei de detectoare de unde gravitaționale, care este semnificativ mai sensibilă decât a fost în a treia perioadă de observare”, spune Jenne Driggers (PhD '15), om de știință principal în detecție la LIGO Hanford din Washington. una dintre cele două facilități, împreună cu LIGO Livingston din Louisiana, care alcătuiesc Observatorul LIGO.
LIGO a făcut istorie în 2015 după efectuarea primei detecţii directe a undelor gravitaţionale în spaţiu. De atunci, LIGO și detectorul său partener din Europa, Virgo, au detectat aproape 100 de fuziuni între găurile negre, o mână între stele neutronice, precum și fuziuni între stele neutronice și găuri negre. Detectorul japonez KAGRA s-a alăturat rețelei de unde gravitaționale în 2019, iar echipa de oameni de știință care analizează în mod colectiv datele de la toate cele trei detectoare este cunoscută ca colaborarea LIGO-Virgo-KAGRA (LVK). Observatoarele LIGO sunt finanțate de Fundația Națională pentru Știință (NSF) și au fost concepute, construite și sunt operate de Caltech și MIT.
Cea mai recentă descoperire indică, de asemenea, că coliziunile care implică găuri negre ușoare pot fi mai frecvente decât se credea anterior.
„Această detectare, primul dintre rezultatele noastre interesante de la a patra cursă de observare LIGO–Virgo–KAGRA, dezvăluie că ar putea exista o rată mai mare de coliziuni similare între stelele neutronice și găurile negre de masă mică decât am crezut anterior”, spune Jess McIver, un profesor asistent la Universitatea din British Columbia, purtător de cuvânt adjunct al LIGO Scientific Collaboration și un fost bursier postdoctoral la Caltech.
Înainte de evenimentul GW230529, a fost identificat un alt obiect candidat cu decalaj de masă intrigant. În acel eveniment, care a avut loc în august 2019 și este cunoscut sub numele de GW190814, un a fost găsit obiect compact de 2.6 mase solare ca parte a unei coliziuni cosmice, dar oamenii de știință nu sunt siguri dacă a fost o stea neutronică sau o gaură neagră.
După o pauză pentru întreținere și upgrade, a patra funcționare de observare a detectorilor va relua pe 10 aprilie 2024 și va continua până în februarie 2025.
Scris de Whitney Clavin
Sursa: Caltech
