Ďalšie štyri prípady splynutia čiernych dier

Nová analýza dát z laserových interferometrov LIGO a Virgo (observatórií na registráciu gravitačných vĺn v USA a Taliansku) zvýšila počet registrovaných prípadov detekcie gravitačných vĺn na číslo 11 a to vrátane doteraz najvzdialenejšieho a najintenzívnejšieho splynutie čiernych dier vôbec. Pred nejakými 5 miliardami rokov vo veľmi vzdialenej galaxii splynuli dve mohutné čierne diery s hmotnosťami 34 a 51 hmotností Slnka a vytvorili monštrum s hmotnosťou 80 hmotností Slnka. Táto dramatická udalosť uvoľnila energiu ekvivalentnú 5 hmotnostiam nášho Slnka a tá sa vo forme silných gravitačných vĺn šírila vesmírom rýchlosťou svetla. Koncom júla 2017 tieto malé sčerenia priestoročasu, predpovedané pred viac než storočím Albertom Einsteinom, zasiahli našu Zem, kde boli detegované doteraz najpresnejšími meracími prístrojmi postavenými ľudskou rukou. GW170729, ako sa tento signál gravitačných vĺn nazýva, je najvzdialenejší a najsilnejší zo štyroch nových úkazov zaregistrovaných pri pozorovaniach dvoma americkými detektormi systému LIGO (Laser Interferometry Gravitational-wave Observatory) a detektorom Virgo v Taliansku.

Počas svojich dvoch prvých pozorovacích sezón v rokoch 2015 a 2017 LIGO zaregistroval 7 ďalších úkazov, z ktorých 2 zachytil taktiež prístroj Virgo v auguste 2017, keď tento európsky detektor pracoval súčasne s americkým LIGO. Podrobná analýza všetkých dostupných dát, prezentovaná v novembri 2017 na konferencii o gravitačných vlnách v Marylande a koncom novembra publikovaná, umožnila teraz objaviť ďalšie 4 úkazy, takže ich spolu máme zaregistrovaných už 11. Ďalšie tri prípady splynutia čiernych dier boli označené GW170809, GW170818 a GW170823. Podľa Patricie Schmidtovej (Radboud University, Holandsko), členky tímu, ktorý publikoval spomínanú prácu, tento nový objav pomôže charakterizovať vlastnosti populácie binárnych čiernych dier a frekvenciu ich kolízií a splývania. Astronómovia sú predovšetkým zvedaví, ako je to s rozdelením hmotností stelárnych čiernych dier - pozostatkov po výbuchoch supernov. Napríklad úkaz označený GW170729 priniesol troška problémov keďže existujúce modely vývoja hviezd majú problémy so vznikom čiernych dier ťažších než 50 hmotností Slnka.

Ani so spomínanými novými objavmi nemusí byť ešte žatva úvodných pozorovacích sezón kompletná, hovorí fyzik Jo van den Brand (Dutch National Institute for Subatomic Physics, Amsterdam, Holandsko). Nehľadiac na štyri nové štatisticky významné objavy, bol v spolupráci LIGO/Virgo publikovaný zoznam 14 "okrajových" kandidátov a vo februári 2019 by mali byť všetky dáta verejne dostupné. "Externé skupiny môžu tiež nájsť v týchto dátach niečo zaujímavé", konštatuje van den Brand. V sprievodnom článku tím použil existujúce pozorovania na to, aby ukázal, že frekvencia splývania binárnych čiernych dier leží medzi 10 a 100 prípadov na kubický gigaparsek (= 3,5 . 10²⁸ kubických svetlených rokov - teda v kocke s hranou 3,26 miliardy svetelných rokov) za jeden rok a že sa tento počet zväčšuje so vzrastajúcim červeným posuvom (teda so vzdialenosťou) - presne podľa očakávaní, pretože to potvrdzuje fakt, že frekvencia vzniku hviezd bola v minulosti oveľa vyššia než je dnes. Práve teraz sa všetky tri detektory gravitačných vĺn upgradujú na nasledujúcu spoločnú pozorovaciu sezónu. "Keď LIGO a Virgo začnú znova svoje pozorovania (koncom marca 2019), budeme určite detegovať oveľa viac splynutí binárnych čiernych dier," hovorí výkonný riaditeľ LIGO David Reitze (Caltech, USA). Keď sa totiž zvýši citlivosť aparatúr, vedci očakávajú, že nájdu v priemere aspoň jeden úkaz každý týždeň.

Publikované v časopise QUARK, marec 2019, RNDr. Zdeněk Komárek

Dve čierne diery pred splynutím na umeleckej ilustrácii.
Zdroj obrázka:LIGO/Caltech/MIT

Graf ukazuje hmotnosti všetkých desiatich prípadov splynutia binárnych čiernych dier pozorovaných detektorom LIGO (modrá farba). Taktiež sú tu zobrazené neutrónové hviezdy so známou hmotnosťou (žltá) a hmotnosti zložiek dvojice neutrónových hviezd, ktoré splynuli pri úkaze GW170817 (oranžová). Hmotnosti čiernych dier známych z prác o röntgenovom žiarení sú zobrazené fialovou farbou.
Zdroj obrázka:LIGO/Virgo/Northwestern University