A GW190814 gravitációshullám-felfedezés

Sajtóközlemény

2020. június 23.

A LIGO-VIRGO DETEKTOROK REJTÉLYES OBJEKTUMOT TALÁLTAK
A "BETÖLTETLEN TÖMEGSÁVBAN"


A nagytömegű csillagok életük végén saját gravitációjuk hatására összeomlanak, és egy kompakt objektumot hagynak maguk után. A kisebbek egy szupernóva-robbanást követően neutroncsillaggá alakulnak, a nagyobbak pedig fekete lyukká. A legnehezebb ismert neutroncsillag tömege 2,5-szerese a Napénak, míg a legkönnyebb fekete lyuk 5 naptömegű. Eddig megoldatlan kérdés volt, hogy lehet-e egy maradványcsillag tömege 2,5 és 5 naptömeg közötti, vagy betöltetlen-e ez a tömegsáv? Több évtizedes kutatás után most választ kaptunk erre.

A LIGO-Virgo Kollaboráció egy új tanulmányban mutatta be egy 2,6 naptömegű objektum felfedezését, amely így bizonyosan ebben a tömegsávban helyezkedik el. Az objektum egy 23 naptömegű fekete lyukkal olvadt össze, gravitációs hullámokat kibocsájtva. A LIGO és Virgo detektorok 2019. augusztus 14-én észlelték az eseményt. A felfedezésről szóló tanulmány a The Astrophysical Journal Letters folyóiratban fog megjelenni. Az még kérdés, hogy az eddigi legnehezebb neutroncsillagot, vagy a legkönnyebb fekete lyukat sikerült-e felfedezni. További kutatások szükségesek ahhoz is, hogy kiderüljön, léteznek-e még objektumok ebben a tömegsávban.

Az esemény a GW190814 nevet kapta. Az összeolvadás során egy 25 naptömegű fekete lyuk keletkezett (a tömeg egy része energiává alakult és gravitációs hullámok formájában sugárzódott ki). Az észlelt esemény körülbelül 800 millió fényév távolságra történt a Földtől.

Az összeolvadás előtt a két objektum tömege között 9-szeres eltérés volt, így ez az eddigi legnagyobb tömegkülönbségű források által létrehozott gravitációs hullám, amelyet sikerült észlelni. Az eddigi csúcstartó a GW190412 észlelés volt, ahol két fekete lyuk olvadt össze, amelyek tömegaránya 3:1 volt.

A gravitációs hullám észlelésekor azonnal értesítették a csillagász közösséget, így a földi és az űrteleszkópok hamar elkezdhették keresni az összeolvadás esetleges utófényét – sajnos ilyet nem sikerült találni. Így továbbra is a GW170817 az egyetlen esemény, amelynél fényjeleket és gravitációs hullámokat is sikerült megfigyelni. A 2017 augusztusában észlelt jel forrása két neutroncsillag ütközése volt, amelyből várható volt fényjelek érkezése. Ezzel szemben fekete lyukak összeolvadását általában nem kíséri fényjelenség, így ezeket csak a kibocsátott gravitációs hullámok segítségével tudjuk megfigyelni.

Annak, hogy a mostani eseménynél nem sikerült fényjelet megfigyelni, több oka is lehet. A legvalószínűbb, hogy mivel ez az esemény hatszor olyan messze volt, mint a 2017-es, sokkal nehezebb észlelni az esetlegesen kibocsátott fényt. De az is elképzelhető, hogy kisebbik objektum is fekete lyuk volt, ezért nem is volt mit detektálni a gravitációs hullámokon kívül. Továbbá az is lehetséges, hogy bár neutroncsillag volt, de a sokkal nagyobb tömegű fekete lyuk az egészet magába olvasztotta, így nem is tudott fényt kibocsátani.

Megtudhatjuk-e valaha, hogy a titokzatos objektum egy neutroncsillag vagy egy fekete lyuk volt? További hasonló felfedezések segíthetnek ezt eldönteni – ha a jövőben is észlelünk ebbe a tömegsávba eső objektumokat, még többet megtudhatunk róluk. Ez fontos lépés lehet az extrém sűrű anyagok viselkedésének és a csillagok fejlődésének jobb megértéséhez, amikben a gravitációshullám-asztrofizikai megfigyelésekre alapozhatunk.




További információk a gravitációshullám-obszervatóriumokról:

A LIGO-t az NSF támogatja, a Caltech és az MIT működteti, akik egyben a projekt ötletgazdái és megépítői. Az Advanced LIGO projekt vezető pénzügyi támogatója az NSF volt, Németország (Max Planck Társaság), az Egyesült Királyság (Tudomány és Technológiai Testület), és Ausztrália (Ausztrál Kutatási Tanács) szintén jelentős kötelezettségvállalást és hozzájárulást adott a projekthez.

A programban több mint 1300 tudós vesz részt a világ minden tájáról a LIGO Scientific Collaboration együttműködésen keresztül, amely a GEO Kollaborációt is magába foglalja. A további partnerek listája itt található.

A Virgo kollaboráció több, mint 550 fizikusból és mérnökből áll, akik 12 ország 106 különböző kutatócsoportjához tartoznak. A tagországok között van Belgium, Franciaország, Hollandia, Magyarország, Németország, Olaszország, Portugália és Spanyolország. Legnagyobb intézményei a francia Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), az olasz Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), és a holland Nikhef; további tagok az MTA Wigner KKP Magyarországon, a POLGRAW csoport Lengyelországban, a Valenciai Egyetem Spanyolországban, és az EGO, ami az olaszországi Pisa mellett működő Virgo detektor anyaintézete. Részletes információk a Virgo Kollaborációról itt; valamint a Virgo projektről itt.

[Fordította és szerkesztette: Molnár András, Raffai Péter
A borítókép forrása: JPL-Caltech/R. Hurt]




Médiakapcsolat:

Frei Zsolt
csoportvezető, Eötvös Loránd Tudományegyetem, LIGO tagcsoport
+36-1 372-2767
frei@alcyone.elte.hu
Web: egrg.elte.hu

Szegedi Tudományegyetem, LIGO tagcsoport
Csoportvezető: Gergely Árpád László
Honlap ITT

Wigner Fizikai Kutatóközpont, Virgo tagcsoport
Csoportvezető: Vasúth Mátyás
Honlap ITT



» Következő:  Információk

Tartalomjegyzék


→ Sajtóközlemény

Információk

Kérdések és válaszok (archív)


Multimédia

GW190814 borítókép

KÉP: GW190814: két fekete lyuk vagy egy feketelyuk és egy neutroncsillag? (Forrás: JPL-Caltech/R. Hurt)


Infografika a felfedezésről

INFOGRAFIKA: A képre kattintva megtekinthet egy infografikát az összeolvadásról. (Forrás: LSC/University of Glasgow/Daniel Williams)


Csillagtemető

KÉP: A gravitációs hullámok és elektromágneses jelek segítségével megfigyelt neutroncsillagok és fekete lyukak tömege. A sárga (NCs) és a lila (FLy) színek az elektromágneses, a narancssárga (NCs) és a kék (FLy) színek a gravitációs hullámokkal történ megfigyeléseket jelölik. A vonalak a mérési hibát mutatják. A mostani jel, a GW190814 kiemelve látható a kép közepén. Nagyításhoz kattints a képre! (Forrás: LIGO-Virgo/Northwestern University/Frank Elavsky, Aaron Geller. Magyar változat: Raffai Péter)




VIDEÓ: A bespirálozásról és hullámformáról készített videó a GW190814 mért adatai alapján. (Forrás: Max Planck Institute for Gravitational Physics/Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) Collaboration/N. Fischer, S. Ossokine, H. Pfeiffer, A. Buonanno)




VIDEÓ: Az esemény művészi megjelenítése. (Forrás: Alex Andrix)