Newsy

Detektory kosmiczne wykryły największe z dotychczasowych źródeł fal grawitacyjnych. Zdaniem naukowców zdarzenie jest bardzo nietypowe [DEPESZA]

2020-09-07  |  06:00
Wszystkie newsy
Źródło: NASA

Fale grawitacyjne – zmarszczki w czasoprzestrzeni, których istnienie przewidział Albert Einstein – otwierają nową erę astronomii. Pozwalają naukowcom zobaczyć części Wszechświata, które kiedyś uważano za niewidoczne, m.in. czarne dziury. Niedawno badacze wykryli sygnał z prawdopodobnie najbardziej masywnego połączenia czarnych dziur, jakie dotychczas zaobserwowano. Instrumenty LIGO oraz Virgo ogłosiły wykrycie fal grawitacyjnych z układu dwóch czarnych dziur o masach 66 i 85 mas Słońca.

Już sto lat temu Albert Einstein opracował ogólną teorię względności i przewidział istnienie fal grawitacyjnych. Wytwarzane są przez przyspieszanie obiektów dowolnej wielkości, powodując powstanie „zmarszczek” w czasoprzestrzeni. Większość z tych fal jest jednak zbyt słaba, aby wykryć je eksperymentalnie. Można jedynie wykryć fale grawitacyjne wytwarzane przez najbardziej masywne obiekty poruszające się z prędkością bliską prędkości światła.

Niedawno naukowcy dzięki instrumentom LIGO i Virgo wykryli sygnał z połączenia czarnych dziur (o masach około 85 i 66 mas Słońca), prawdopodobnie najbardziej masywnego, jakie dotychczas zaobserwowano w falach grawitacyjnych. W efekcie powstała masywna czarna dziura o masie 142 mas Słońca i uwolniła ogromną ilość energii, odpowiadającą około ośmiu masom Słońca, rozrzuconą po Wszechświecie w postaci fal grawitacyjnych.

– To, co wykryliśmy, nie brzmi jak dotychczas wykrywane sygnały. To bardziej przypomina „huk” niż „ćwierkanie” i jest to najmocniejszy sygnał, jaki LIGO i Virgo do tej pory przechwyciły – podkreśla Nelson Christensen, członek Virgo, naukowiec z francuskiego Narodowego Centrum Badań Naukowych (CNRS). – Fakt, że dostrzegamy czarną dziurę w tej luce, sprawi, że wielu astrofizyków podrapie się po głowach i spróbuje dowiedzieć się, jak powstały te czarne dziury.

Fala grawitacyjna została zarejestrowana 21 maja 2019 roku przez trzy detektory interferometryczne. Sygnał – nazwany GW190521 – został następnie przeanalizowany przez naukowców, którzy oszacowali odległość źródła sygnału na około 17 mld lat świetlnych. Astrofizycy zwracają uwagę, że powstała czarna dziura należy do klasy czarnych dziur o masie pośredniej (od 100 do 100 tys. mas Słońca). Nigdy wcześniej nie udało się zaobserwować czarnych dziur w takim zakresie – ani za pomocą fal grawitacyjnych, ani obserwacji elektromagnetycznych. Detekcja może pomóc wyjaśnić powstawanie czarnych dziur o masie pośredniej.

– Od czasu, gdy uruchomiliśmy LIGO, wszystko, co zaobserwowaliśmy, to zderzenie czarnych dziur lub gwiazd neutronowych – mówi Alan Weinstein, profesor fizyki z Caltech, członek LIGO. – Jest to jedyne zdarzenie, w przypadku którego nasza analiza dopuszcza możliwość, że nie jest takim zderzeniem.

Do dziś zidentyfikowano dzięki obserwacjom elektromagnetycznym bardzo niewielu kandydatów na czarne dziury o masie pośredniej, a GW190521 jest pierwszą obserwacją takiej czarnej dziury za pomocą fal grawitacyjnych. W porównaniu do poprzednich detekcji fal grawitacyjnych obserwowany sygnał GW190521 trwał dużo krócej, co utrudnia naukowcom analizę. Ze względu na złożony charakter tego sygnału rozważano też inne źródła jego pochodzenia.

– Istnieje prawdopodobieństwo, że odkryliśmy coś zupełnie nowego – mówi Alan Weinstein. – Zgodnie z zasadą brzytwy Ockhama przyjmujemy, że prostsze rozwiązanie jest lepsze, a w tym przypadku jest to podwójna czarna dziura.

Zdaniem ekspertów obserwacja GW190521 otwiera nowe perspektywy badania masywnych gwiazd i mechanizmów wybuchów supernowych. Pokazuje też skuteczność instrumentów.

– LIGO po raz kolejny zaskakuje nas nie tylko wykrywaniem czarnych dziur o rozmiarach, które są trudne do wyjaśnienia, lecz także samą ich techniką, która nie została zaprojektowana specjalnie do wykrywania połączenia czarnych dziur – mówi Pedro Marronetti, dyrektor programu ds. fizyki grawitacyjnej w amerykańskiej National Science Foundation. – Ma to ogromne znaczenie, ponieważ pokazuje zdolność instrumentu do wykrywania sygnałów z całkowicie nieprzewidzianych zdarzeń astrofizycznych. LIGO pokazuje, że potrafi również obserwować nieoczekiwane.

W zespole Virgo-Polgraw, uczestniczącym w odkryciu, pracuje 16 naukowców z Polski.

Czytaj także

Więcej ważnych informacji

Jedynka Newserii

Jedynka Newserii

Energetyka

Udział węgla w polskiej energetyce spadł do rekordowo niskich poziomów. Odejście od niego wymaga jednak budowy niskoemisyjnego miksu energetycznego

Choć Unia Europejska przeznaczyła 2 mld euro na pomoc Polsce w dekarbonizacji, to jesteśmy jedynym krajem w Europie, który obecnie zużywa do ogrzewania więcej węgla niż jeszcze w 1990 roku. W wyniku pandemii koronawirusa globalne zapotrzebowanie na energię w całym 2020 roku spadło o kilka procent, jednak wraz z upływem czasu będzie ono znacznie większe. Przyszłością są niskoemisyjne źródła energii – fotowoltaika, farmy wiatrowe i energetyka jądrowa. – Potrzebna jest nie tylko szybka przemiana energetyki w stronę pozyskiwania ze źródeł nieemisyjnych, ale i magazynowanie energii – przekonuje prof. dr hab. Szymon Malinowski, dyrektor Instytutu Geofizyki na Uniwersytecie Warszawskim.

Biotechnologia

Sztuczna inteligencja pozwala szybko opracowywać nowe linie leczenia chorób. Przyszłością medycyny mogą być też biokomputery

Wykorzystanie algorytmów uczenia maszynowego umożliwia wprowadzenie badań nad DNA na nieosiągalny dotychczas poziom. Dzięki rozwiązaniom bioinformatycznym można było w mniej niż dwa dni wytypować potencjalne leki na koronawirusa, a także zwiększyć wiedzę o wirusach zasiedlających ludzkie jelita. Naukowcy testują już nawet komputery bazujące na przesyłaniu informacji z wykorzystaniem ludzkich komórek. Światowy rynek bioinformatyki do 2027 roku zwiększy swoją wartość prawie trzykrotnie.