Egy 23 naptömegű fekete lyuk és egy könnyebb égitest összeolvadása

A GW190814 esemény művészi ábrázolása, ahol egy kisebb kompakt égitestet egy 9x nagyobb tömegű fekete lyuk nyel el. A két test közötti anyagáram és a nagyobb tömegű fekete lyuk a képen művészi ábrázolás. A legjobb tudásunk szerint a GW190814 összeolvadása nem bocsátott ki fényt.

A LIGO-Virgo kutatói nemrég egy újabb példátlan felfedezésről számoltak be. Az Advanced LIGO és az Advanced Virgo detektorok harmadik megfigyelési időszakának (O3) adatai alapján a három detektor hálózata 2019. augusztus 14-én, 21:10-kor (UTC) a GW190814 névvel jelölt gravitációshullám-eseményt észlelt. A jel egy rejtélyes pár összeolvadásából származott: egy kettős rendszertől, ami egy a Napunknál 23-szor nehezebb fekete lyukból, valamint egy sokkal könnyebb égitestből áll, amelynek tömege a Nap tömegének körülbelül 2,6-szorosa. Az összeolvadás eredményeként keletkezett fekete lyuk tömege a Nap tömegének 25-szöröse.

Lehet, hogy ez a legkönnyebb fekete lyuk

Ez a könnyebb égitest teszi a GW190814 eseményt olyan különlegessé. Lehet, hogy ez a legkönnyebb fekete lyuk, vagy a legnehezebb neutroncsillag, amit kettős rendszerben eddig felfedeztek. A GW190814 másik sajátossága a kettős rendszer tagjainak tömegaránya. A 9-es tömegarány még szélsőségesebb, mint az első, nem azonos tömegű kettős rendszer összeolvadásának, a GW190412 eseménynek az észlelése során megfigyelt tömegarány.

„A gravitációshullám-megfigyelések ismét újabb ismeretlen területeket fednek fel. A megfigyelt rendszer könnyebb komponensének akkora a tömege, amelyet eddig még nem figyeltek meg ”- mondja Giovanni Losurdo, az Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Olaszország) kutatója és a Virgo Együttműködés szóvivője. „Egy új felfedezés, ami új kérdéseket vet fel. Mik a fő jellemzői? Hogyan alakult ki egy ilyen kettős rendszer? A Virgo, a LIGO, és a hamarosan csatlakozó japán Kagra továbbra is keresi a válaszokat, és tovább bővíti az ismeretinket a kozmoszról, amiben élünk.”

A tömeg-aszimmetria magasabb momentumok megjelenését okozza a gravitációs sugárzásban, ami lehetővé teszi az általános relativitáselmélet pontos ellenőrzését. Ezek a tesztek ismét megerősítik Einstein elméletének előrejelzéseit és helyességét. Sőt, a magasabb momentumok lehetővé teszik, hogy a forrás távolságát a kettős rendszer keringési síkjának dőlésszögétől függetlenül határozzuk meg. A gravitációs hullám forrása körülbelül 800 millió fényév távolságra van!

Három detektor észlelte

A jelet a három detektor nagy pontossággal észlelte, a teljes jel-zaj arány 25 volt. A hullámjel három detektorba való beérkezési idejének különbségéből a detektorhálózat képes volt 19 négyzetfok pontossággal meghatározni a forrás égi helyzetét. Ez a pontosság hasonló a híres, a gravitációshullám-észlelésekei is kiaknázó sokcsatornás csillagászat megszületését eredményező GW170817 nevű esemény esetén elért pontossághoz. A GW190814 esetén azonban az elektromágneses megfelelő megfigyelése még várat magára.

„Nagyon elégedettek vagyunk az Advanced Virgo O3 során nyújtott teljesítményével” – mondta Maddalena Mantovani, az Európai Gravitációs Obszervatórium (EGO) kutatója. „A tervezett érzékenységet nagyon jó működési idővel értük el. Ez a kutatók és technikusok kemény munkájának eredménye, akik a detektor finomhangolását végezték a legjobb teljesítmény elérése érdekében. Az olyan tudományos felfedezések, mint például a GW190814, a legnagyobb jutalom azokért a napokért és éjszakákért, amelyeket a detektor fejlesztésével töltöttek.”

Az Európai Gravitációs Obszervatóriumot (EGO), ahol a Virgo detektor is működik Pisa mellett Olaszországban, a franciaországi Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), az olaszországi Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) és a holland Nikhef intézetek támogatják. A Virgo együttműködés tagjainak listája ide kattintva érhető el, további információ pedig a Virgo honlapon található.