Minden idők legnagyobb feketelyuk-kettős összeolvadását észlelték
A GW231123 jelzésű jelet az ún. negyedik megfigyelési időszakban észlelték a LIGO Livingstonban (Louisiana állam) és Hanfordban (Washington állam) található ikerdetektorai 2023. november 23-án. Az eredményt a közösen megrendezett 24. Nemzetközi Általános Relativitáselmélet és Gravitáció Konferencián (GR24) és a 16. Edoardo Amaldi Gravitációs Hullám Konferencián jelentették be július 14. és 18. Glasgow-ban.
A LIGO (Lézer Interferométeres Gravitációs Hullám Obszervatórium) 2015-ben írt történelmet, amikor először detektált gravitációs hullámokat. Akkor a hullámok egy feketelyuk-páros összeolvadásból származtak, amelynek eredményeként egy, a Nap tömegének 62-szeresét kitevő fekete lyuk jött létre. Azóta a mérésekben részt vevő detektorok körülbelül 300 gravitációs hullámot észleltek, csak a negyedik (2023 májusa óta tartó) megfigyelési időszak alatt pedig 200-at.
A most közzétett esemény során egy olyan végső fekete lyuk keletkezett, amely a Nap tömegének körülbelül 225-szöröse, vagyis minden eddig detektáltnál nagyobb.
Az eredeti két fekete lyuk tömege körülbelül 100, illetve 140 naptömeg volt,
ráadásul a most születő óriási fekete lyuk rendkívül gyorsan forog is. A csillagfejlődés standard modelljei nem engednek meg ilyen tömegű fekete lyukakat, ezért a kutatók azt valószínűsítik, hogy a most összeolvadó két fekete lyuk korábban szintén kisebb fekete lyukak összeolvadásával jöhetett létre.
Az Eötvös Loránd Tudományegyetem Fizikai és Csillagászati Intézetének kutatói Frei Zsolt vezetésével még 2007-ben kapcsolódtak be az együttműködésbe, és azóta aktív résztvevői a kollaboráció munkájának.
„Érdekessége ennek az események, hogy mivel itt nagyon nagy tömegű feketelyuk-párosról van szó, ezt nagyon messziről is képes volt érzékelni a LIGO obszervatórium – mondta el az eseményről Frei Zsolt. -– Kihívást jelent azonban, hogy megfejtsük, hogyan tudott kisebb fekete lyukak összeolvadásából, ennyi idő alatt, ilyen közepes tömegű fekete lyuk keletkezni, amely ráadásul ennyire nagy sebességgel pörög is.”
A GW231123 eseményben részt vevő fekete lyukak nagy tömege és rendkívül gyors forgása, amely közel van az Einstein általános relativitáselmélete szerint elképzelhető maximális forgási sebességhez,
kihívások elé állítja mind a detektálási technológiát, mind az elméleti modelleket.
A kutatók ezért folytatják az elemzést és a modellek finomítását, ám az ilyen szélsőséges események értelmezése akár évekbe is telhet.
A mostani észlelést rögzítő LIGO valamint a kollaborációban még részt vevő Virgo és KAGRA gravitációs hullám detektorokat azért tervezték, hogy a kozmikus események által okozott apró téridő-torzulásokat mérjék. Az együttműködés negyedik megfigyelési időszaka 2023 májusában kezdődött, és az első fél év további megfigyeléseit (2024 januárjáig) később, a nyár folyamán teszik közzé, így még több izgalmas eredményre is számíthatunk a közeljövőben.
A fizikus azt is elmondta, hogy a negyedik megfigyelési időszak, ami az eddigi leghosszabb és legérzékenyebb is egyben, nyáron ért volna véget, de a programot november végig meghosszabbították. Ennek az az oka, hogy nemrég indult el a világ legnagyobb csillagászati kamerájával felszerelt chilei Vera C. Rubin Obszervatórium Legacy Survey of Space and Time (LSST) programja, amelynek keretében tíz éven át készítenek színes, nagy felbontású, időbeli változásokat is követő felvételeket az univerzumról. A kollaboráció tagjai pedig úgy gondolták, hasznos lenne, ha a két obszervatórium együtt is működhetne, mielőtt a LIGO detektorait több évre leállítják fejlesztési céllal.
„Izgalmas lenne, ha ez alatt az idő alatt láthatnánk neutroncsillag-összeolvadást is, és azt az LSST-vel is meg tudnánk figyelni. MI, ELTE-s kutatók ezt külön megbecsülnénk, hiszen mi kiemelten dolgozunk ezen a területen – mutatott rá kutatásaik fontosságára Frei Zsolt. – De ezek sokkal ritkább események, mint a fekete lyukak összeolvadása, eddig egyet sikerült detektálni” – tette hozzá Frei Zsolt.
A LIGO kollaboráció magyar nyelvű honlapja
Borítókép: Victor de Schwanberg/ Science Photo LIBRARY