Gravitační vlny z kolize supermasivních černých děr lze detekovat pomocí změn v signálu z pulzarů

16. 11. 2017
Černé díry Gravitační vlny Astronomie

Kolize masivních, energetických vesmírných objektů jako jsou černé díry nebo neutronové hvězdy jsou tak velké události, že při nich dochází k detekovatelné fluktuaci prostoru - gravitačním vlnám. Astronomům se doposud podařilo detekovat pětici takových kolizí, 4x šlo o kolizi černých děr a jednou o kolizi dvou neutronových hvězd. Jen těžko si lze ale představit větší kolizi než když se potkají dvě supermasivní černé díry, takové, které leží v centrech galaxií. Proč se astronomům doposud nepovedlo pozorovat gravitační vlny z tak masivní události?

Černá díra v centru Mléčné dráhy

Černá díra v centru Mléčné dráhy - Astronomové z NASA pořídili s Hubblovým teleskopem doposud neostřejší snímek galaktického středu Mléčné dráhy. Střed Mléčné dráhy je zahalen do mezihvězdných plynů a prachu, které komplikují jeho pozorování ve viditelném spektru. Tento snímek byl pořízen infračervenou kamerou NICMOS, která místo viditelného světla snímá teplo, které objekty vydávají. Vpravo dole je vidět spirálovité okolí supermasivní černé díry v centru galaxie. Černou díru přímo pozorovat nelze, na fotografii jsou vidět ionizované plyny, které byly zachyceny její gravitací.



Podle vědců jsou kolize supermasivních černých děr mnohokrát větší než u lehčích černých děr (černé díry hvězdné hmotnosti - stellar black holes), které se již podařilo detekovat. Tento druh extrémně masivních objektů dosahuje masy až miliardy Sluncí a nachází se v centru velkých galaxií. Oproti tomu menší, hvězdné černé díry, které vznikají "pouze" kolapsem masivních hvězd, dosahují masy několika desítek Sluncí.

Při kolizi supermasivních černých děr dochází ke vzniku silných gravitačních vln, jsou však v zatím nedetekovatelných nízkých vlnových délkách. Pro jejich detekci bude potřeba jiných nástrojů a jiného přístupu než jaký mají observatoře gravitačních vln LIGO a Virgo, které stály u prvních detekcí. 

S novým přístupem dnes na světě pracují tři observatoře sdružené v International Pulsar Timing Array (Parkes Pulsar Timing Array v Austrálii, North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves a European Pulsar Timing Array). Tyto observatoře pozorují pulzary a hledají změny v radiových signálech, které by napovídaly, že gravitační vlna změnila jejich frekvenci na cestě k Zemi.

Pulzary jsou rychle rotující vyhořelé hvězdy, které vysílají periodický radiový signál. Pokud by gravitační vlna prošla mezi Zemí a pulzarem, došlo by ke stlačení nebo natáhnutí prostoru a radiový signál by byl lehce pozměněný. Vědci očekávají, že by mohli detekovat první kolizi supermasivních černých děr do deseti let. 

Astronomové teď určili 90 kandidátů na potenciální dvojice supermasivních černých děr v blízkém okolí Mléčné dráhy. Jde o galaxie, které vznikly sloučením menších galaxií, kde vědci očekávají postupné přibližování černých děr v jejich centru. Právě rychlá vzájemná rotace páru černých děr uprostřed těchto galaxií by měla vyvolat nízko frekvenční gravitační vlny.

Na rozdíl od gravitačních vln detekovaných u menších černých děr, které jsou generovány těsně před samotnou kolizí, očekávají vědci u supermasivních černých děr výrazně delší dobu, po kterou gravitační vlny vznikají - až miliony let. U větších galaxií by toto období mělo být kratší, zatímco u menších galaxií (a tedy i menších supermasivních černých děr) by mělo být okno detekovatelných gravitačních vln větší.

Detekce kolize supermasivních černých děr by měla vědcům přinést nové informace o tom, jak vznikají velké galaxie a co se při takto extrémních událostech děje se samotnými černými dírami. Získané informace pomohou pochopit evoluci galaxií a zároveň také to, jak se vesmír vyvinul v prostředí, které dnes pozorujeme kolem sebe.
Líbí se Vám tento článek?

Podpořte tento web sdílením našeho obsahu.

Více informací k tématu
Chcete vědět o dalším článku?

Následujte LIVINGfUTURE na sociálních sítích.


Další zprávy z kategorie Gravitační vlny

Budoucí observatoř gravitačních vln ve vesmíru by mohla odhalit teoretické ultralehké bosony

08. 03. 2019 (novější než zobrazený článek)

Budoucí observatoř gravitačních vln ve vesmíru by mohla odhalit teoretické ultralehké bosonyMezinárodní vědecký tým svými výpočty odhalil, že budoucí vesmírné observatoře gravitačních vln by mohly být schopny potvrdit existenci ultralehkých bosonů. Tyto teoretické částice by se mohly formovat v blízkosti horizontu události černých děr, nad kterými by vytvářely oblaka. Teoreticky by mělo být možné detekovat změny v gravitačních vlnách, které tato oblaka způsobují, budou k tomu však nutné extrémně citlivé observatoře budoucnosti.

celý článek

V datech z detektorů gravitačních vln se ukrývaly hned čtyři další kolize černých děr, mezi nimi i ta největší

04. 12. 2018 (novější než zobrazený článek)

V datech z detektorů gravitačních vln se ukrývaly hned čtyři další kolize černých děr, mezi nimi i ta největšíMezinárodnímu týmu astronomů se podařilo v datech z loňského roku nalézt čtveřici nových detekcí gravitačních vln. První zaznamenání tohoto fenoménu je teprve z roku 2015 a doposud bylo zachyceno pouze 11 takových událostí. Mezi čtyřmi novými kolizemi je také doposud největší zachycená kolize černých děr, která dala vzniknout objektu o hmotnosti 80 sluncí. Oba nejvýkonnější detektory gravitačních vln jsou aktuálně upgradovány na vyšší citlivost, do provozu budou uvedeny opět začátkem roku 2019.

celý článek

Na povrchu neutronových hvězd by mohly existovat hory vysoké až několik desítek centimetrů

18. 09. 2018 (novější než zobrazený článek)

Na povrchu neutronových hvězd by mohly existovat hory vysoké až několik desítek centimetrůNeutronové hvězdy jsou extrémní objekty, které vznikají v supernovách, jde v podstatě o jádra hvězd, která tyto obří exploze přežijí. Když vědci v počítačových simulacích zkoumali charakteristiky hmoty, ze které se neutronové hvězdy skládají, zjistili, že je pravděpodobně ještě pevnější než se doposud uvažovalo. To by mohlo vést k výraznějším nerovnostem na povrchu neutronových hvězd a potenciálně také možnosti je detekovat prostřednictvím gravitačních vln.

celý článek

Gravitační vlny z kolize neutronových hvězd naznačují, že gravitace neuniká do jiné dimenze

17. 09. 2018 (novější než zobrazený článek)

Detekce gravitačních vln způsobených kolizí neutronových hvězd v roce 2017 umožnila vědcům zkoumání vesmíru dvěma rozdílnými pohledy: gravitačními vlnami a elektromagnetickým zářením. To umožňuje ověření různých teorií založených na dosavadním pozorování vesmíru prostřednictvím elektromagnetických vln. Podle nové studie takto vědci dokázali vyvrátit jednu z teorií, která se snažila vysvětlit existenci temné energie pomocí gravitace unikající do jiné dimenze.

celý článek

Z místa kolize neutronových hvězd vychází radiace vysokou rychlostí a míří kousek od Země

09. 09. 2018 (novější než zobrazený článek)

Z místa kolize neutronových hvězd vychází radiace vysokou rychlostí a míří kousek od ZeměAstronomové nepřestávají pozorovat místo, kde v loňském roce detekovali prostřednictvím gravitačních vln první kolizi neutronových hvězd. Doposud nasbíraná data naznačují, že kolize dala vzniknout proudu elektromagnetického záření, který je velmi úzký a míří téměř k Zemi. Astronomové také postupně upřesňují, co se vlastně krátce po kolizi dělo a jak se oblast této události dál vyvíjela.

celý článek

Kolize neutronových hvězd dala vzniknout proudu radiace se zřetelnou strukturou

05. 07. 2018 (novější než zobrazený článek)

Kolize neutronových hvězd dala vzniknout proudu radiace se zřetelnou strukturouAstronomové v loňském roce poprvé detekovali kolizi neutronových hvězd, pomohla jim k tomu detekce gravitačních vln GW170817. Krátce po detekci této události zachytili také záblesk gama záření a následně také rentgenové, ultrafialové i viditelné světlo. Podle nové studie vědců z Warwick University to odpovídá relativistickému proudu hmoty, který chrlí výsledný objekt ze svých pólů směrem do blízkosti sluneční soustavy.

celý článek

Vědci odhadli maximální velikost neutronových hvězd - pouhých 27 kilometrů v průměru

27. 06. 2018 (novější než zobrazený článek)

Vědci odhadli maximální velikost neutronových hvězd - pouhých 27 kilometrů v průměruNeutronové hvězdy jsou extrémně husté objekty, které vznikají na konci života středně masivních hvězd, které explodují v supernovách. Mají hmotnost několika sluncí, ale velikost pouhých pár kilometrů v průměru. Vědcům z frankfurtské Goetheho univerzity se nyní podařilo spočítat jejich maximální velikost, která nepřesahuje 13,5 kilometrů v poloměru. Vycházeli přitom z loňské detekce gravitačních vln GW170817, které zřejmě vznikly kolizí dvou neutronových hvězd.

celý článek