Gravitációs hullámok neutroncsillag és fekete lyuk ütközéséből
A gravitációs hullámok a téridő szövetének kicsiny hullámzásai, amelyeket gyorsan mozgó, hatalmas tömegek hoznak létre. Öt évvel ezelőtti első észlelésük óta a kutatók több mint 50 gravitációshullám-jelet azonosítottak összeolvadó fekete lyukakból és egymással ütköző neutroncsillagokból.
2020 januárjában a LIGO–Virgo–KAGRA nemzetközi együttműködés résztvevői tíz napon belül kétszer is észleltek neutroncsillag és fekete lyuk összeolvadásából származó gravitációs hullámokat. Január 5-én az érkező hullámok arról tanűskodtak, hogy egy 9 naptömegű (vagyis a Napénál kilencszer nagyobb tömegű) fekete lyuk nyelt el egy 1,9 naptömegű neutroncsillagot, 10 nappal később, január 15-én egy 6 naptömegű fekete lyuk összeolvadásáról érkezett jel egy 1,5 naptömegű neutroncsillaggal.
Az együttműködésben az ELTE fizikusai is részt vesznek, munkájukat Frei Zsolt, a Felsőoktatási Intézményi Kiválósági Program Asztro- és Részecskefizikai Tématerület vezetője és Raffai Péter, az ELTE Gravitációshullám- és Kozmológiai Kutatócsoport vezetője koordinálja. A kutatók az eredményeket 2021. június 29-én tették közzé a The Astrophysical Journal Letters szaklapban.
Kettős neutroncsillag-rendszereket először 1974-ben figyeltek meg a Tejútrendszerben a rádióhullámokat kibocsátó neutroncsillagok, az úgynevezett pulzárok jeleinek észlelésével. A csillagászok évtizedek óta keresik a fekete lyukak körül keringő pulzárokat, de eddig még a Tejútrendszerben sem sikerült találniuk. A távoli galaxisokból érkező új felfedezésekkel megérthetjük, hogy hány ilyen rendszer létezik, milyen gyakran egyesülnek, és miért nem láttunk még példát rá a mi galaxisunkban.
A két biztos észlelés alapján a kutatók most úgy becsülik, hogy a Föld egymilliárd fényéves környezetén belül havonta átlagosan egy ilyen összeolvadás történhet. A jelenleg használt detektorokkal azonban nem észlelhető valamennyi összeolvadás, ezért a LIGO, a Virgo és a KAGRA kutatócsoportjai folyamatosan fejlesztik az eszközöket, hogy minél több megfigyelést tehessenek a következő megfigyelési időszakban, amely 2022 nyarán kezdődik. A kutatók abban bíznak, hogy az eszközök növekvő érzékenységnek köszönhetően akár naponta észlelni tudják majd az összeolvadásokból származó hullámokat, így
mélyebb ismeretekhez jutnak a fekete lyukakról és a szupersűrű anyag alkotta neutroncsillagokról.
A LIGO–Virgo együttműködésben három magyar kutatócsoport is részt vesz. Az Eötvös Gravity Research Group (EGRG) az Eötvös Loránd Tudományegyetemen működik Frei Zsolt irányításával, a csoport 2007 óta az LSC tagja. Szintén a LIGO együttműködésben dolgozik a Szegedi Tudományegyetem gravitációs hullámokkal foglalkozó, Gergely Árpád László vezette csoportja is, amely 2009-től az ELTE csoport külső tagjaként, 2014-től pedig önállóan végzi kutatómunkáját. A Vasúth Mátyás vezette Gravitációfizikai Kutatócsoport (Wigner Fizikai Kutatóközpont) 2010-től a Virgo együttműködés tagja. Az együttműködésnek a három magyarországi kutatócsoporton kívül is vannak magyar résztvevői: Bartos Imre a Floridai Egyetem, Márka Szabolcs és Márka Zsuzsa pedig a Columbia Egyetem munkatársaként csatlakoztak a vizsgálatokhoz.
A kutatásról részletesen itt olvashat
Forrás: ELTE TTK
Borítókép: „Örvénylő Szivárvány” – művészi rajz a neutroncsillag és a fekete lyuk összeolvadásáról. Forrás: OzGrav–Swniburne University / Carl Knox