Maja 2023, kmalu po tem, ko se je LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) znova vklopil za svojo četrto serijo opazovanj, je zaznal signal gravitacijskih valov od trka objekta, najverjetneje nevtronske zvezde, z domnevno črno luknjo, ki ima maso, ki je 2.5- do 4.5-krat večja od mase našega Sonca.
Ta signal, imenovan GW230529, je zanimiv za raziskovalce, ker je masa kandidatne črne luknje znotraj tako imenovane masne vrzeli med najtežjimi znanimi nevtronskimi zvezdami, ki so velike nekaj več kot dve sončni masi, in najlažjimi znanimi črnimi luknjami, ki so velike približno pet sončnih mas. Medtem ko sam signal gravitacijskih valov ne more razkriti prave narave tega predmeta, bi lahko prihodnja odkrivanja podobnih dogodkov, zlasti tistih, ki jih spremljajo izbruhi svetlobe, imela ključ do odgovora na vprašanje, kako lahke so lahko črne luknje.
Slika prikazuje koalescenco in združitev črne luknje z manjšo masno vrzeljo (temno siva površina) z nevtronsko zvezdo (močno plimsko deformirano zaradi gravitacije črne luknje). Ta fotografija iz simulacije združitve poudarja le komponente z nižjo gostoto nevtronske zvezde, ki segajo od 60 gramov na kubični centimeter (temno modra) do 600 kilogramov na kubični centimeter (bela). Njegova oblika poudarja močne deformacije materiala z nizko gostoto nevtronske zvezde. Avtorstvo slike: Ivan Markin, Tim Dietrich (Univerza v Potsdamu), Harald Paul Pfeiffer, Alessandra Buonanno (Inštitut Maxa Plancka za gravitacijsko fiziko
»Najnovejša ugotovitev dokazuje impresivno znanstveno zmogljivost mreže detektorjev gravitacijskih valov, ki je bistveno bolj občutljiva, kot je bila v tretji seriji opazovanja,« pravi Jenne Driggers (doktorat '15), glavna znanstvenica za odkrivanje pri LIGO Hanford v Washingtonu, eden od dveh objektov, skupaj z LIGO Livingston v Louisiani, ki sestavljata observatorij LIGO.
LIGO leta 2015 zapisal zgodovino po izvedbi prve neposredne detekcije gravitacijskih valov v vesolju. Od takrat sta LIGO in njegov partnerski detektor v Evropi, Virgo, zaznala skoraj 100 združitev med črnimi luknjami, peščico med nevtronskimi zvezdami, pa tudi združitve med nevtronskimi zvezdami in črnimi luknjami. Japonski detektor KAGRA se je mreži gravitacijskih valov pridružil leta 2019, ekipa znanstvenikov, ki skupaj analizira podatke vseh treh detektorjev, pa je znana kot kolaboracija LIGO–Virgo–KAGRA (LVK). Observatorije LIGO financira Nacionalna znanstvena fundacija (NSF), zasnovala, zgradila in upravljata pa jih Caltech in MIT.
Najnovejša ugotovitev tudi kaže, da so trki, ki vključujejo lahke črne luknje, morda pogostejši, kot se je prej verjelo.
»To odkrivanje, prvi izmed naših vznemirljivih rezultatov četrtega opazovanja LIGO–Virgo–KAGRA, razkriva, da je morda višja stopnja podobnih trkov med nevtronskimi zvezdami in črnimi luknjami z majhno maso, kot smo prej mislili,« pravi Jess McIver, docent na Univerzi British Columbia, namestnik tiskovnega predstavnika znanstvenega sodelovanja LIGO in nekdanji podoktorski sodelavec na Caltechu.
Pred dogodkom GW230529 je bil identificiran še en zanimiv objekt kandidata za masno vrzel. V tem dogodku, ki se je zgodil avgusta 2019 in je znan kot GW190814, je najden je bil kompakten objekt z maso 2.6 Sonca kot del kozmičnega trka, vendar znanstveniki niso prepričani, ali je šlo za nevtronsko zvezdo ali črno luknjo.
Po premoru zaradi vzdrževanja in nadgradenj se bo četrto opazovanje detektorjev nadaljevalo 10. aprila 2024 in se bo nadaljevalo do februarja 2025.
Napisala Whitney Clavin
vir: Caltech
