Žemėje tai užfiksuota pirmą kartą! Kas nutinka susidūrus dviem tankiausiems Visatos objektams – neutroninei žvaigždei ir juodajai skylei? Rezultatas – vienas slaptingiausių Visatos reiškinių (Video) ()
Pirmą kartą Žemėje užfiksuotas silpnas signalas, kurį sukelia dviejų beveik vienodai paslaptingų objektų – juodosios skylės ir neutroninės žvaigždės – susiliejimas.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
2020 m. sausio 5 d. šio susijungimo gravitacinės bangos pasiekė Livingstono detektorių, esantį Lazerinio interferometro gravitacinių bangų observatorijos (LIGO) gravitacinių bangų observatorijoje, Luizianoje, JAV.
Sausio 15 dieną buvo aptiktas antrasis gravitacinių bangų įvykis, atsklidęs iš susidūrimo tarp juodosios skylės ir neutroninės žvaigždės, tankiausių Visatos objektų.
Šie du įrašai yra pirmieji juodosios skylės ir neutroninės žvaigždės susijungimai, aptikti Žemėje. Iki šiol teoriškai buvo numatytos juodosios skylės ir neutroninės žvaigždės binarinės sistemos egzistavimas, tačiau iki šiol niekada nebuvo pastebėtos.
Gravitacinės bangos yra erdvės ir laiko iškraipymai, numatytos Alberto Einšteino bendrojo reliatyvumo teorijoje.
Observatorijoje gravitacinių bangų atstumas matuojamas lazeriu tarp dviejų pakabintų veidrodžių. Matavimo technika remiasi atspindėtos lazerio šviesos persidengimu eksperimento metu. Dvi šviesos bangos yra išdėstytos taip, kad signalai tiksliai panaikintų vienas kitą. Pakeitus atstumą tarp veidrodžių net maža bangos ilgio dalimi, gaunamas išmatuojamas šviesos signalas.
Pagrindinė reliatyvumo teorijos idėja yra ta, kad pati erdvė turi tam tikrą elastingą struktūrą, net jei nėra jokios materijos. Panašiai kaip pripūstą balioną, galite jį išspausti į vieną pusę ir jis išsiplės statmena kryptimi.
Reliatyvumas numato, kad materija iškreipia erdvę (ir laiką), o susidūrimas tarp dviejų kompaktiškų objektų, tokių kaip juodoji skylė ir neutroninė žvaigždė, greitai keičia erdvės suspaudimą ir atsipalaidavimą šalia objektų.
Skleidžiamos periodinio suspaudimo ir plėtimosi bangos. Šių bangų matavimo būdas yra stebėti atstumą tarp dviejų kitaip fiksuotų objektų, nes gravitacinė banga eidama periodiškai pakeis erdvės tarp šių objektų dydį.
Per pirmąjį kada nors aptiktą gravitacinių bangų įvykį 2015 metais, už kurį 2017 m. trys fizikai buvo apdovanoti Nobelio premija, atstumai tarp veidrodžių dviejose LIGO observatorijos stotyse, nutolusiose 4 km, pasikeitė maždaug vieną tūkstantąją trilijono (pikometro) milimetro dalį.
2015 m. nustatytas susijungimas buvo tarp dviejų palyginti masinių juodųjų skylių, kurių kiekviena maždaug 30 kartų viršijo Saulės masę. Nuo to laiko instrumento jautrumas buvo pagerintas. Dabar taip pat mažesnė, labiau jautri gravitacinių bangų observatorija Italijoje, vadinama Virgo eksperimentu, dažnai naudojama kaip teleskopų tinklo dalis.
Naujų atradimų metu susiliejantys objektai turėjo mažiau nei dešimt kartų didesnę Saulės masę. Sausio 5 d. įvykyje dalyvavo objektai, kurių masė buvo atitinkamai 8,9 ir 1,9 karto didesnė už Saulės masę, o sausio 15 d. susijungimas vyko tarp objektų, kurių masė buvo 5,7 ir 1,5 karto didesnė už Saulės masę.
Tęsinys kitame puslapyje:
Neutroninės žvaigždės
Neutroninės žvaigždės yra tokios tankios, kad medžiagos kiekis, prilygstantis visai Saulės sistemos masei, yra suspaustas į maždaug 20 km skersmens rutulį.
Neutronų žvaigždėje esanti medžiaga yra tokia tanki, kad atomai sutraiškomi, todėl susidaro neutronai. Dėl stiprios gravitacijos jų paviršiuje, jos tampa bendrojo reliatyvumo poveikio tyrimo objektu.
Kai neutroninė žvaigždė tampa dar masyvesnė, pavyzdžiui, kai ant ant jos patenka kai kurios žvaigždžių dujos, branduolinės jėgos nebegali atsispirti gravitacijai ir žvaigždė subyra į juodąją skylę – objektą, kuris yra toks kompaktiškas, kad net ir šviesa negali atsispirti gravitacinei traukai.
Neutroninės žvaigždės ir juodosios skylės Paukščių Take nėra tokios retos. Jos yra dažnas žvaigždžių, žymiai masyvesnių už Saulę, evoliucijos rezultatas. Tokios masyvios žvaigždės dažnai būna binarinėse sistemose, kai dvi žvaigždės skrieja aplink vieną traukos centrą.
Nenuostabu, kad binarinėse sistemose, kur jos užrakintos gravitaciniame šokyje, aptinkama neutroninių žvaigždžių ir juodųjų skylių. Tokios sistemos visą savo egzistenciją skleidžia gravitacines bangas.
Binarinės sistemos
Gravitacinių bangų energija gaunama sukantis dviems objektams aplink vieną traukos centrą. Kai sistema skleidžia gravitacines bangas, objektai artėja vienas prie kito. Tai padidina gravitacinių bangų emisiją ir galiausiai jiedu susilieja į naują, didesnę juodąją skylę su gravitacinių bangų spinduliu. Tai yra tai, kas aptinkama Žemėje.
Nors buvo tikimasi, kad egzistuoja neutroninių žvaigždžių-juodųjų skylių sistemos, mes niekada anksčiau nesugebėjome jų pastebėti. Neutroninės žvaigždės skleidžia radijo ir rentgeno spindulius, kuriuos dabar galima reguliariai aptikti. Išskyrus gravitacinių bangų paieškas, juodąsias skyles galima pastebėti tik tada, kai į jas kažkas patenka – pavyzdžiui, žvaigždė ar tarpžvaigždinės dujos.
Jei juodoji skylė turi lydinčią žvaigždę, ji gali užfiksuoti masę iš kompaniono, skleidžiančio rentgeno spindulius, kol ji neišnyksta juodojoje skylėje. Binarinės juodosios skylės neturi akivaizdaus dujų šaltinio ir jos žinomos tik iš gravitacinių bangų eksperimentų.
Neutroninės žvaigždės ir juodosios skylės sistemą iš esmės buvo galima rasti radijo teleskopais, tačiau – kol kas – paieška nebuvo sėkminga. Šis naujas atradimas suteikia svarbios informacijos apie tokių sistemų astrofiziką.
Tikrai bus padaryta daugiau atradimų, kurie padės geriau suprasti neutroninių žvaigždžių ir juodųjų skylių viduje vykstančius procesus – ir galbūt suteiks naujų reliatyvumo teorijos testų ar įrodymų.
