Russische en buitenlandse astronomen die samenwerken met de zwaartekrachtobservatoria LIGO en ViRGO hebben de ontdekking aangekondigd van nog eens vier uitbarstingen die worden gegenereerd door samenvoegende zwarte gaten. Dat meldde de persdienst van de Moscow State University.
“Lang leve gravitatiegolf-astronomie! Ze werd pas 3 jaar geleden geboren tijdens de sensationele registratie van de eerste exotische gebeurtenissen, is volledig overeind gekomen en levert steeds meer interessante gegevens op, zonder welke het al onmogelijk is om de ontwikkeling van astronomie en kosmologie voor te stellen ”, zegt Sergei Vyatchanin, professor aan de Moscow State University en een van de leden. samenwerking LIGO.
Prachtige tien
In september 2015, vrijwel onmiddellijk nadat de bijgewerkte LIGO was ingeschakeld, ontdekten wetenschappers een uitbarsting van zwaartekrachtgolven die werden opgewekt door zwarte gaten met een totale massa van 65 zonnen samen te voegen. Vervolgens registreerde LIGO nog vijf vergelijkbare gebeurtenissen die, met één uitzondering, werden gegenereerd door vergelijkbare fusies van grote zwarte gaten.
Hun ontdekking lanceerde een nieuwe reeks grote debatten onder wetenschappers - hoe precies zulke paren zwarte gaten kunnen zijn ontstaan en of het mogelijk is om de geschiedenis van hun vorming te 'zien' in hoe het proces van hun fusie plaatsvindt.
Sommige astronomen geloven tegenwoordig dat zwarte gaten in dergelijke paren alleen worden geboren, en pas na een zeer lange tijd ontmoeten ze een ander soortgelijk object, naderen het en versmelten. Zo'n theorie legt zeer strikte beperkingen op aan de frequentie van dergelijke versmeltingen en de plaats waar ze kunnen voorkomen - in feite kunnen dergelijke paren zwarte gaten alleen ontstaan in superdense bolvormige sterrenhopen aan de rand van sterrenstelsels.
Het is nog steeds moeilijk om deze vraag te beantwoorden vanwege het kleine aantal open fusies van zwarte gaten. Vyatchanin en zijn medewerkers, evenals deelnemers aan het VIRGO-project, verdubbelden bijna het aantal bekende zwaartekrachtsuitbarstingen en ontdekten veel nieuwe potentiële uitbarstingen van "Einstein-golven". Hierdoor kunnen al enkele schattingen worden gemaakt.
Promotie video:
Al deze gebeurtenissen werden, zoals wetenschappers opmerken, ontdekt tijdens de tweede observatiecyclus. Het begon in november 2016 en eindigde afgelopen augustus. Naast de reeds bekende eerste samensmelting van neutronensterren en drie echo's van een botsing van zwarte gaten, slaagden wetenschappers van LIGO en ViRGO erin om nog vier van dit soort gebeurtenissen te vinden en te bevestigen.
Nieuwe geheimen van de ruimte
Ze brachten allemaal, naast statistieken over het aantal botsingen van zwarte gaten, nog veel andere ontdekkingen. De nieuwe gebeurtenis GW170729 werd bijvoorbeeld veroorzaakt door zwaartekrachtgolven van de meest massieve en verre bron die ooit is waargenomen.
Het gebeurde ongeveer 5 miljard jaar geleden, toen twee zwarte gaten samenvloeiden, vermoedelijk 50 en 35 keer de massa van de zon. Volgens berekeningen van wetenschappers heeft het 'product' van hun fusie ongeveer vijf zonsmassa's verloren, waarvan de energie werd uitgezonden in de vorm van zwaartekrachtgolven.
De volgende burst, GW170809, was uniek omdat het de eerste keer was dat wetenschappers de polarisatie van zwaartekrachtgolven konden meten. Dit is uitermate belangrijk voor het testen van de relativiteitstheorie en het zoeken naar mogelijke sporen van "extra" dimensies en parallelle werelden.
Evenzo hielp de derde nieuwe uitbarsting van "Einstein-golven", GW170818, astronomen om de bron van deze straling met een zeer hoge nauwkeurigheid te lokaliseren, waarbij de signaalvertraging op alle drie de zwaartekrachtdetectoren op hetzelfde niveau werd gemeten.
Dit alles, zoals de onderzoekers opmerken, stelde hen in staat om enkele conclusies te trekken over de "demografie" van zwarte gaten en hun potentiële "thuisland". Zo hebben metingen van LIGO en ViRGO onverwachts aangetoond dat dergelijke objecten zelden een hoge rotatiesnelheid hebben. Dit is niet typerend voor de bekende paren zwarte gaten en andere objecten in de Melkweg, en spreekt ook in het voordeel van hun "enkele geboorte".
Aan de andere kant passen de frequenties van fusies en typische massa's zwarte gaten nog steeds in de voorspellingen van de theorie. LIGO en ViRGO hebben nog geen ongebruikelijk kleine en grote objecten ontdekt die in een soort "verboden zone" vallen waar nooit zwarte gaten zijn gevonden. De LIGO-update, die wetenschappers later dit jaar willen voltooien, zal helpen om nog meer zwarte gaten te openen en te testen of deze trend zich in de toekomst voortzet.
“Begin volgend jaar begint de derde cyclus van wetenschappelijke waarnemingen van de LIGO- en ViRGO-detectoren. Aangenomen wordt dat ze in deze cyclus kwantum "geperst licht" zullen gebruiken om de gevoeligheid te vergroten. Dit zal het eerste gebruik zijn van kwantumtechnologieën in gravitatiegolfdetectoren, die met name worden ontwikkeld door de Moscow University-groep”, concludeert Farit Khalili, professor aan de afdeling Natuurkunde van de Moscow State University.
