A GW151226 GRAVITÁCIÓSHULLÁM-ÉSZLELÉS
Sajtóközlemény
2016. június 15. 19:15 CET
MÁSODSZOR IS GRAVITÁCIÓS HULLÁMOKAT ÉSZLELT A LIGO
A LIGO Tudományos Együttműködés és a Virgo Együttműködés egy második gravitációshullám-jelet azonosított az Advanced LIGO detektorok adatában, amely jel összeolvadó feketelyuk-kettősből származik, csakúgy mint a februárban bejelentett felfedezés esetén.
Magyar kutatók is részt vettek a felfedezésben
2015. december 26-án, karácsony másnapján, magyar idő szerint reggel 04:38:53-kor (03:38:53 UTC) a LIGO második alkalommal figyelt meg gravitációs hullámokat - a téridő szövetének fodrozódásait.
A gravitációs hullámokat a Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) mindkét detektora észlelte; a detektorok az amerikai egyesült államokbeli Livingstonban (Louisiana állam) és Hanfordban (Washington állam) találhatók.
A LIGO obszervatóriumokat a National Science Foundation (NSF) finanszírozza, a tervezésüket, megépítésüket, és működtetésüket a Caltech és MIT egyetemek végezték. A mostani felfedezést, amelyet bemutató szakcikket a Physical Review Letters folyóirat közlésre a múlt héten már elfogadott, a (GEO600 kollaborációt és az Australian Consortium for Interferometric Gravitational Astronomy konzorciumot is magába foglaló) LIGO Tudományos Együttműködés (LIGO Scientific Collaboration vagy LSC), és a Virgo Együttműködés (Virgo Collaboration) jegyzi. Az új felfedezést is a két kollaboráció a LIGO detektorokkal érte el.
A gravitációs hullámok olyan információt hordoznak a forrásaikról és a gravitáció természetéről, amely fizikai információhoz más eszközökkel nem juthatunk hozzá. A fizikusok arra a következtetésre jutottak, hogy ezek a gravitációs hullámok két - egy a Napunknál 14-szer és egy 8-szor nehezebb - fekete lyuk összeolvadásának utolsó pillanataiban keletkeztek, amikor azok egyetlen forgó fekete lyukká egyesültek, amely a Napunknál összesen 21-szer nehezebb (egy Naptömegnyi anyag energia formájában távozott).
Az összeolvadás során, amely hozzávetőlegesen 1,4 milliárd évvel ezelőtt történt, körülbelül a Nap tömegének megfelelő mennyiségű energia került kisugárzásra gravitációs hullámok formájában. Az észlelt jel a fekete lyukak összeolvadás előtti körpályájának utolsó 27 periódusából származik. A jelek beérkezési idői - a livingstoni detektor az eseményt 1,1 ezredmásodperccel előbb rögzítette, mint a hanfordi detektor - csak hozzávetőleges információt adnak a forrás égi pozíciójáról.
A gravitációs hullámok első észlelése, amely 2016. február 11-én került bejelentésre, mérföldkő volt a fizikában és a csillagászatban: megerősítette Albert Einstein 1915-ös általános relativitáselméletének egy fontos jóslatát, és a gravitációshullám-csillagászat, mint új terület kezdetét jelezte.
Mindkét felfedezést az Advanced LIGO megnövelt teljesítménye tette lehetővé, amely egy nagyszabású fejlesztőmunka eredménye. Ennek során a műszerek érzékenysége az elsőgenerációs LIGO detektorokéhoz képest megnövekedett, nagymértékben megnövelve az univerzum megfigyelhető térfogatát.
Az Advanced LIGO következő adatgyűjtő időszaka idén ősszel indul el. Addigra a detektorok további hangolásával a LIGO várhatóan a világegyetem 1,5-2-szer nagyobb térfogatát éri majd el mint azt tavaly ősszel tette. A Virgo detektor várhatóan a közeledő megfigyelőidőszak második felében kapcsolódik majd be a mérésbe.
A LIGO kutatási programot a LIGO Tudományos Együttműködés végzi, amely ezernél is több tudós közössége, az Egyesült Államok és 14 másik ország egyetemeiről. Az LSC tagjaként több mint 90 egyetem és kutatóintézet dolgozik a detektorok műszeres fejlesztésén és az adatok kiértékelésén; az együttműködésnek mintegy 250 egyetemi hallgató is jelentős hozzájárulást adó tagja. Az LSC detektorhálózatának a LIGO interferométerei és a GEO600 detektor a tagjai.
A Virgo kutatási programon a Virgo Kollaboráció dolgozik, amely több mint 250 fizikusból és mérnökből áll, akik 19 különböző európai kutatócsoporthoz tartoznak: közülük 6 a franciaországi Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 8 az olaszországi Nazionale de Fisica Nucleare (INFN), 2 a holland Nikhef tagja. További tagok a magyarországi MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont, a lengyelországi POLGRAW csoport, és az European Gravitational Observatory (EGO), amely a Virgo interferométert is működteti Pisa közelében, Olaszországban.
Az amerikai National Science Foundation az Advanced LIGO vezető pénzügyi támogatója. Támogató szervezetek Németországból (Max Planck Társaság), az Egyesült Királyságból (Tudomány és Technológiai Testület vagy STFC), és Ausztráliából (Ausztrál Kutatási Tanács) szintén jelentős hozzájárulást nyújtottak a programhoz.
Számos kulcsfontosságú technológiát, amelyek az Advanced LIGO-t jelentősen érzékenyebbé tették, a német-brit GEO együttműködés fejlesztett ki és tesztelt. Jelentős számítástechnikai erőforrásokat biztosított az AEI Atlas klasztere, a LIGO Laboratory, a Syracuse Egyetem, a Cardiff-i Egyetem ARCCA klasztere, a Wisconsin- Milwaukee Egyetem, és az Open Science Grid. Számos egyetem tervezett, épített, és tesztelt kritikus elemeket az Advanced LIGO számára: az Ausztrál Nemzeti Egyetem, az Adelaide-i Egyetem, a Nyugat-Ausztrál Egyetem, a Floridai Egyetem, a Stanford-i Egyetem, a Columbia Egyetem, és a Louisiana Állami Egyetem. A GEO tagsága a Max Planck Gravitációfizikai Intézet (Albert Einstein Intitute vagy AEI), a hannoveri Leibniz Egyetem, valamint a Glasgow-i Egyetem, a Cardiff-i Egyetem, a Birmingham-i Egyetem, az Egyesült Királyság további más egyetemeinek, és a spanyolországi Baleár-szigeteki Egyetem tudósaiból áll.
Az Eötvös Gravity Research Group (EGRG), amely a budapesti Eötvös Loránd Tudományegyetem és a debreceni MTA Atommagkutató Intézet összefogásában működik, 2007 óta az LSC tagja. A csoport vezetője Dr. Frei Zsolt, az ELTE tanszékvezető professzora, az MTA-ELTE Lendület asztrofizikai kutatócsoport vezetője. Az EGRG adatelemző munkáit Dr. Raffai Péter, az ELTE adjunktusa vezeti. A csoport az LSC valamennyi tevékenységi köréhez nyújt hozzájárulást: műszerépítéssel segítette a LIGO detektorok zajszintcsökkentését; a csoporttagok műszak- és riasztási felügyeletet látnak el a LIGO detektorok adatgyűjtési időszakai alatt mind a detektorállomásokon, mind a távolból; forrásmodellező munkájukkal és jelkeresőprogram fejlesztésével a gravitációshullám-jelek észlelési és kiértékelési hatékonyságát maximalizálják. Az EGRG készítette azt a galaxiskatalógust, amelyet az LSC az észlelt jelek forrásgalaxisainak azonosításához használ. Az EGRG tagjai segítik a jövőben építeni tervezett detektorok (köztük a tervek szerint Indiában épülő LIGO detektor) optimális elhelyezésének megtalálását. A LSC magyar nyelvű honlapját az EGRG csoport készítette és fejleszti.
A Szegedi Tudományegyetemen a gravitációs hullámok kutatását Dr. Gergely Árpád László egyetemi tanár honosította meg 2000-ben a feketelyuk-kettősök dinamikájának és gravitációs sugárzásának elméleti vizsgálatával, különös tekintettel a fekete lyukak forgásából származó effektusokra. A LIGO Tudományos Együttműködésnek 2009 óta tagja, először az ELTE csoport külső tagjaként, majd 2014-től önálló SZTE csoport vezetőjeként. Tanítványaival jelenleg a nem egyenlő tömegű fekete lyukak összeolvadásakor keletkező gravitációs hullámokat tanulmányozzák. Generálásukra kidolgoztak egy új hullámformát, amit a gravitációshullám-kereséshez használt nemzetközi szoftverbe implementálnak.
Az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont Gravitációfizikai Kutatócsoportja a Virgo együttműködésben vesz részt. A kutatócsoport 2010-ben csatlakozott az együttműködéshez, és célja az egymás körül keringő nagy tömegű kettős objektumok teljes összeolvadása során keletkező gravitációs hullámok vizsgálata. A csoport tagjai Dr. Vasúth Mátyás tudományos főmunkatárs vezetésével számítástechnikai eljárások, algoritmusok, valamint hullámforma-jóslatok fejlesztésével járulnak hozzá a megfigyelésekhez. Részt vesznek továbbá a detektorok mérési adatainak kiértékelésében, amihez a Wigner Adatközpontban üzemeltetett Wigner felhő is rendelkezésre áll.
További információk a felfedezésről: ligo.elte.hu
Eötvös Loránd Tudományegyetem
Frei Zsolt
csoportvezető, Eötvös Gravity Research Group LSC tagcsoport
+36-1 372-2767
frei@alcyone.elte.hu
Web: egrg.elte.hu
Raffai Péter
szenior tag, Eötvös Gravity Research Group LSC tagcsoport
+36-1 372-2751
praffai@bolyai.elte.hu
Web: egrg.elte.hu
Szegedi Tudományegyetem
Gergely Árpád László
csoportvezető, SZTE LSC tagcsoport
+36-62 420-154
gergely@physx.u-szeged.hu
MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont
Vasúth Mátyás
csoportvezető, Wigner VIRGO tagcsoport
+36-1 392-2222 / 2729
vasuth.matyas@wigner.mta.hu
Tartalomjegyzék
→ Sajtóközlemény
Információk
Kérdések és válaszok az első felfedezésről
LIGO Nyitott Adat Központ
Multimédia
INFOGRAFIKA: A képre kattintva megtekinthet egy animált infografikát az emberiség által eddig megfigyelt sztelláris fekete lyukakról.
(Forrás: Cardiff University School of Physics and Astronomy)
VIDEÓ: A GW151226 gravitációshullám-jel összehasonlítása az elsőként észlelet GW150914 gravitációs hullám jelével. A hanggá alakított jeleket meghallgathatja a képre kattintva.
(Forrás: NSF/Caltech/LIGO Laboratory)
VIDEÓ: A képre kattintva megtekintheti a GW151226 gravitációs hullám jelalakjának változását, ahogyan a gravitációs hullámot keltő fekete lyukak közelednek egymáshoz és végül összeolvadnak.
(Forrás: NSF/Caltech/LIGO Laboratory/SXS)
VIDEÓ: A képre kattintva megtekinthet egy szimulációt a GW151226 gravitációs hullám keletkezéséről, amint az két egymás körül keringő, majd összeolvadó fekete lyuktól tovaterjed.
(Forrás: NSF/Caltech/LIGO Laboratory)
Az Advanced LIGO első megfigyelési időszaka alatt eddig beazonosított jelek, a megfigyelésük időrendjében.
(Forrás: NSF/Caltech/LIGO Laboratory)
Az emberiség által eddig megfigyelt sztelláris fekete lyukak a tömegeik szerint sorba rendezve. Lila színnel az ún. röntgenkettősökben megfigyelt fekete lyukak, míg kékkel a LIGO által észlelt fekete lyukak láthatók.
(Forrás: NSF/Caltech/LIGO Laboratory)
A GW151226 és GW150914 gravitációshullám-jelek forrásaihoz meghatározott égterületek, amiken belül a két-két fekete lyuk összeolvadása megtörtént (a legkülső, rózsaszín vonallal határolt területen belül 90%-os valószínűséggel). A GW150914 jel forrását a déli égbolton lokalizálták, ezért a meghatározott égterület Magyarországról nem látható. A GW151226 jel esetén a lokalizált égterület a déli éggömbtől az északiig nyúlik. Két detektorral pontatlan a forráspozíció meghatározása: a GW150914 jelhez egy 600 négyzetfok, a GW151226 jelhez pedig egy 850 négyzetfok nagyságú égterületet sikerült rendelni. Az ábra közepén a Tejút sávja látható.
(Forrás: NSF/Caltech/LIGO Laboratory)
Az észlelt feketelyuk-kettős gravitációshullám-kibocsátásának művészi ábrázolása.
(Forrás: NSF/Caltech/LIGO Laboratory)
