Fekete lyukak "minden formában és méretben"
A katalógus 2019 novembere és 2020 márciusa között megfigyelt eseményekkel bővíti a gravitációs hullámok listáját, amelyen így már 90-re nőtt az észlelt gravitációshullám-jelek száma. Az észleléseket három detektor segítségével sikerült elérni: az Egyesült Államokban (Louisiana és Washington államban) található két Advanced LIGO detektorral, valamint az olaszországi Advanced Virgo detektorral. E három detektor adatait a nemzetközi LIGO Scientific Collaboration (LSC), a Virgo Collaboration, és a KAGRA Collaboration kutatói elemezték ki. Az együttműködésben az ELTE fizikusai is részt vesznek, munkájukat Frei Zsolt, a TTK Fizikai Intézet egyetemi tanára, az Eötvös Gravity Research Group (EGRG) vezetője (amely 2007 óta az LSC tagja) és Raffai Péter, az ELTE Gravitációshullám- és Kozmológiai Kutatócsoport vezetője koordinálja.
A mostani, harmadik észlelési időszakban 35 észlelt jelből 32 nagy valószínűséggel fekete lyukak összeolvadásából származott. Ennek során két fekete lyuk spirálvonalon kering egymás körül, amelynek végén egyesülnek, miközben gravitációs hullámokat bocsátanak ki. Az összeolvadó fekete lyukak változatos méretűek, a legnagyobbak tömege a Nap tömegének 90-szerese. Az összeolvadásokból keletkezett fekete lyukak közül többnek a tömege meghaladja Napunk tömegének a 100-szorosát, így ezek az ún. köztes tömegű fekete lyukak közé sorolhatók. Az asztrofizikusok az elmélet szintjén már régóta foglalkoznak a fekete lyukak ezen típusával, azonban kísérleti bizonyíték csak a gravitációs hullámoknak köszönhetően van a létezésükre. A legújabb LIGO-Virgo-KAGRA észlelések megerősítik, hogy a fekete lyukak ezen új osztálya sokkal gyakoribb az Univerzumban, mint korábban gondoltuk.
A 35 észlelt esemény közül kettő valószínűleg egy neutroncsillag és egy fekete lyuk összeolvadása volt. Ezek igen ritka események, amelyeket csak a LIGO és a Virgo legutóbbi adatgyűjtő időszakában sikerült megfigyelni. Végül a katalógusban szereplő gravitációs hullámok egyike két olyan objektum összeolvadásából származott, amelyek közül az egyik szinte biztosan fekete lyuk volt (a tömege 24 naptömeg), a másik viszont vagy egy extrém könnyű fekete lyuk, vagy egy nagyon nehéz, 2,8 naptömegű neutroncsillag.
Ahogy a gravitációs hullámok észlelésének száma növekszik, az adatkiértékelő technikákat is fejlesztik, hogy ezzel biztosítsák az eredmények nagy pontosságát és megbízhatóságát. Az észlelt jelek egyre bővülő katalógusa lehetővé teszi, hogy a fekete lyukak és a neutroncsillagok tulajdonságait eddig elérhetetlen pontossággal tanulmányozzuk. A jelek azonosítása a detektor adataiban gondos elemzést igényel, hogy a valódi gravitációs hullámokat meg lehessen különböztetni a háttérzajtól.
A LIGO és a Virgo obszervatóriumok jelenleg fejlesztéseken mennek át a közelgő negyedik megfigyelési időszak előtt, amely várhatóan 2022 második felében kezdődhet el. Ehhez az időszakhoz már a japán KAGRA obszervatórium is csatlakozni fog. Több detektorral az események égi pozíciójának meghatározása is pontosabb lesz. Ahogy egyre több megerősített észlelés kerül a LIGO-Virgo-KAGRA gravitációshullám-katalógusba, egyre többet tudunk meg ezekről a csillagászati jelenségekről. A következő megfigyelési időszak előtt a meglévő adatok további elemzésével még több információhoz fogunk jutni a neutroncsillagokról és a fekete lyukakról, emellett akár az adatsorokban rejtőző, új típusú jelek felfedezésére is van még esély.
A kutatásról itt olvashat részletesen.
Forrás: ELTE TTK