2017. október közepén az egész világ hevesen vitázott egy fontos tudományos eseményről. A tudósok bejelentették, hogy a gravitációs hullám történt a két neutroncsillag összeolvadásakor. Ezt a LIGO interferométer segítségével hajtották végre, amely korábban megfigyelt a fekete lyukak összeolvadásából származó első gravitációs kitöréseket, amelyekért három híres fizikus kapott Nobel-díjat.
Az októberi felfedezés egyik jellemzője, hogy a gravitációs jel után válasz érkezett az elektromágneses tartományban - gamma, optikai, rádió és röntgen. A felfedezés egyik fontos következtetése annak a hipotézisnek a megerősítése volt, miszerint az Univerzumban zajló ilyen folyamatokban születik a vasnál nehezebb elemek többsége - arany, lantanidok, urán és mások. A LIGO felfedezése a híres asztrofizikus, Stephen Hawking interjújának témája volt a BBC Lablabh Ghosh újságírónak. Ez az interjú, ahogy a szerző megjegyzi, Hawking utolsó volt. A tudós március 14-én halt meg.
Mennyire fontos felismerni a két neutroncsillag egyesülését?
Ez egy igazi eredmény. Ez az első elektromágneses válaszú gravitációs hullámforrás. Megerősíti, hogy a rövid GRB-k akkor fordulnak elő, amikor a neutroncsillagok összeolvadnak. Új módszert kínál a távolság meghatározására a kozmológiában, és elmondja az anyag viselkedését hihetetlenül nagy sűrűséggel.
Mit fog mondani nekünk az összeolvadásból származó elektromágneses hullámok?
Az elektromágneses sugárzás megmutatja a forrás pontos helyét az égen. Ezenkívül az objektum vöröseltolódásáról (spektrális vonalak hosszabb hullámhosszakra való eltolódásáról) mond bennünket. A gravitációs hullámok megmutatják a fotometriai távolságot. Ezek a mérések együttesen új módszert adnak a távolságméréshez a kozmológiában. Ez az első példa arra, hogy mi lesz az új kozmológiai távolsági skála. A neutroncsillagban lévő anyag sokkal sűrűbb, mint bármi, amit laboratóriumban képes előállítani. Az összeolvadó neutroncsillagok elektromágneses jele megmondhatja nekünk az anyag viselkedését ilyen szuper-nagy sűrűséggel.
Ez a felfedezés megmondja nekünk, hogyan alakulnak a fekete lyukak?
Az a tény, hogy fekete neutroncsillagok összeolvadásakor fekete lyukak alakulhatnak ki, az elméletből ismert. De ez volt az első teszt, az első megfigyelés. Az egyesülés valószínűleg egy forgó, szupermasszív neutroncsillag képződéséhez vezet, amely aztán fekete lyukba zuhan.
Promóciós videó:
Ez nagyon különbözik a fekete lyukak kialakulásának más módjaitól, például egy szupernóva-robbanás vagy az anyag egy normál csillagból egy neutroncsillagra történő felhalmozódásakor. A szuperszámítógépek alapos elemzése és elméleti modellezése nagyszerű lehetőségeket kínál a fekete lyukak és a gamma-sugarakódások kialakulásának dinamikájának megértésére.
A gravitációs hullámok mérése mélyebb megértést fog nyújtani a téridő és a gravitáció működéséről, és ezáltal megváltoztatja az univerzum megértését?
Igen, kétség árnyéka nélkül. Egy független kozmológiai távolságmérleg biztosítja a kozmológiai megfigyelések független ellenőrzését, és sok meglepetést rejthet el. A gravitációs hullám megfigyelései lehetővé teszik az általános relativitáselmélet tesztelését azokban az esetekben, amikor a gravitációs mező erős és nagyon dinamikus. Egyesek úgy vélik, hogy az általános relativitáselméletnek további munkára van szüksége a sötét energia és a sötét anyag bevezetésének elkerülésére. A gravitációs hullámok új módszert kínálnak az általános relativitáselmélettől való esetleges eltérések jeleinek keresésére. Egy új megfigyelő ablak megjelenése az Univerzumba általában váratlan meglepetésekhez vezet. És mindhárom szemünket, vagy inkább a fülünket, mert csak felébredtünk, hogy meghalljuk a gravitációs hullámok hangját.
Lehetséges, hogy a neutroncsillagok összeolvadása azon kevés út egyike vagy egyetlen módja, amelyen keresztül az arany képződik az univerzumban? Meg tudja magyarázni, hogy miért van ilyen kevés arany a Földön?
Igen, az neutroncsillagok ütközése az arany kialakulásának egyik módja. Szupernóva robbanások során gyors neutronrögzítésekkel is előállíthatók. Az arany ritka mindenhol, nem csak a Földön. Ritkaságának oka az, hogy a mag maximális kötési energiája a vasra esik, ami megnehezíti a nehezebb elemek kialakítását. Ezen túlmenően meg kell küzdeni az erős elektromágneses visszatükröződést, hogy stabil nehéz magokat, például aranyat képezzenek.
Nikolay Khizhnyak