A mindeddig legnagyobb feketelyuk-durranás gravitációs hullámait detektálták tavaly májusban

5307

Az asztrofizikusok szerint a világűrt a téridő szövetének apró rezgései, gravitációs hullámok halk, szűnni nem akaró morajlása járja át. Ebbe a morajba vegyül néha egy-egy hangosabb, már jelenlegi gravitációshullám-detektorainkkal is észlelhető rövid felcsendülés vagy éppen durranás. Az eddig megfigyelt ilyen jelek mindegyike szinte bizonyosan nagy tömegű kompakt kettőscsillagok összeolvadásából származott.

Az Amerikai Egyesült Államokban működő két LIGO, valamint az olaszországi VIRGO detektorokkal dolgozó kutatók a napokban számoltak be egy különleges gravitációshullám-esemény megfigyeléséről. Ez az eddigi, felcsendüléshez hasonlítható jelekkel ellentétben inkább durranásként jellemezhető. Időtartama rendkívül rövid, mindössze néhány tizedmásodperc volt. Ennek a gravitációs hangnak a legvalószínűbb forrása szintén egy összeolvadó, éspedig rendkívüli tömegű feketelyuk-páros, azonban más, különlegesebb magyarázatok sem zárhatók ki.

Két, összeolvadás küszöbén álló fekete lyuk mozgásának numerikus szimulációja. Forrás: N. Fischer, H. Pfeiffer, A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics), Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) Collaboration.

Ha a Földet 2019. május 21-én elért, GW190521 jelű esemény forrásának összeolvadó-kettős magyarázata helytálló, akkor már a kiinduló fekete lyukak tömege is rendkívüli, a végeredmény pedig egy igazi ritkaság. A jelenség modellezése azt mutatja, hogy egy 66 és egy 85 naptömegű fekete lyuk olvadt össze, az eredmény pedig egy 142 naptömegű fekete lyuk, valamint elképesztő mennyiségű, 8 naptömegnyi energiát képviselő gravitációs hullám lett. Az esemény luminozitás-távolsága öt gigaparszek volt, ami z~0,82 vöröseltolódásnak felel meg, így a gravitációs hullámok kibocsátásakor a világegyetem életkora a mainak csupán fele volt.

Az asztrofizikusok a fekete lyukakat tömegük szerint három osztályba sorolják. A legkisebb, csillagtömegű fekete lyukak egy kellően nagy tömegű csillag magjának a csillag élete végén szupernóva-jelenséggel kísért összeomlása során keletkeznek. Ezeknek a fekete lyukaknak a legnagyobb becsült tömege 65-szöröse Napunk tömegének. Ilyen objektumból jónéhányat ismerünk különféle, többek közt éppen gravitációshullám-megfigyelésekből. A következő csoportba a mintegy 100–10000 naptömegű, közepes tömegű fekete lyukak tartoznak. Ezekből nagyon keveset ismerünk, a rájuk vonatkozó megfigyelések ingatag lábakon állnak, a korábbiak közül egy sem teljesen meggyőző. Ilyen fekete lyukak az asztrofizikusok elképzelései szerint többféleképp is kialakulhatnak, például csillagtömegű fekete lyukak egyesülésével, nagyon sűrű csillaghalmazok közepén óriáscsillagok összeolvadásából, vagy esetleg visszamaradhattak az ősrobbanásból is. A harmadik csoportba tartoznak a minden galaxis középpontjában megtalálható szupernagy tömegű fekete lyukak. Ezek létezését és számos tulajdonságát megfigyelésekkel alaposan dokumentálták már a csillagászok.

A legkevesebbet tehát a közepes tömegű fekete lyukakról tudjuk, a mostani megfigyelés pedig éppen egy ilyen égitest születését mutatja. Ez lényegében az első megfigyeléssel megbízhatóan igazolt közepes tömegű fekete lyuk. No de honnan származtak a kiinduló égitestek? Hiszen ezek tömege is nagyobb, mint amekkorát szupernóvák eredményeként várhatunk. A legkézenfekvőbb magyarázat szerint ezek is, de legalábbis a nagyobbik, 85 naptömegű komponens kettő kisebb tömegű fekete lyuk összeolvadásából jöttek létre egy eredetileg hierarchikus hármas vagy négyes rendszer tagjaiból.

A GW190521 szülőégitestjének esetleges hierarchikus eredetét ábrázoló illusztráció. Forrás: LIGO/Caltech/MIT/R. Hurt (IPAC).

Noha az összeolvadó kettős fekete lyuk magyarázat tűnik a legvalószínűbbnek, ám egyéb lehetőségek sem zárhatóak ki a GW190521 esemény kiváltó okaként. Lehetséges, hogy egy, a saját galaxisunkban a közelmúltban összeomlott nagy tömegű csillag gravitációs jeleit észlelték a detektoraink. Vagy esetleg egy egzotikus, a kozmosz születését közvetlenül követően létrejött kozmikus húr is kibocsáthatta ezeket a rezgéseket.

A gravitációs hullámok csak nemrég lehetővé vált megfigyelésével hatalmas új lehetőségek birtokába jutottak az asztrofizikusok. Most még csak az első néhány tucat jelenség megfigyelésénél tartunk, így nem meglepő, hogy szinte minden egyes megfigyelt esemény különleges valamilyen szempontból.

Forrás: MIT

Hozzászólás

hozzászólás