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

Nově detekované gravitační vlny zřejmě pochází z kolize černé díry a neutronové hvězdy

20. 8. 2019 (novější než zobrazený článek)

Nově detekované gravitační vlny zřejmě pochází z kolize černé díry a neutronové hvězdyObservatoře gravitačních vln LIGO a VIRGO zachytily ve středu 14. srpna gravitační vlny z události vzdálené asi 900 milionů světelných let. Z detekovaného signálu vědci odvozují, že došlo ke kolizi dvou objektů - jednoho s minimální hmotností 5 Sluncí a druhého s maximální hmotností 3 Sluncí. Podle vědců by tak mohlo jít o první detekovaný případ kolize černé díry s neutronovou hvězdou.

celý článek

Rychle rotující dvojhvězda je kandidátem na pozorování hvězdných gravitačních vln

31. 7. 2019 (novější než zobrazený článek)

Rychle rotující dvojhvězda je kandidátem na pozorování hvězdných gravitačních vlnAstronomové objevili novou dvojhvězdu, která se skládá ze dvou bílých trpaslíků, které kolem sebe rotují rychleji než jiné doposud objevené hvězdy. Podle vědců by mohlo jít o vhodného kandidáta pro pozorování gravitačních vln novými instrumenty, které budou v příštích letech uvedeny do provozu. Doposud byly detekovány gravitační vlny pocházející pouze z kolizí černých děr a neutronových hvězd.

celý článek

Začíná vývoj malého detektoru gravitačních vln, vejde se na stůl

19. 7. 2019 (novější než zobrazený článek)

Začíná vývoj malého detektoru gravitačních vln, vejde se na stůlVědci pozorují gravitační vlny od roku 2015 a jejich výzkum přinesl do astronomie revoluci. Detektory gravitačních vln ale dosahují velikosti doslova kilometrů a je jich po světě jen pár. Nový přístup k detekci gravitačních vln by však mohl vést k výrazně menším zařízením, a také detekci jiných událostí ve vzdáleném vesmíru.

celý článek

Gravitační vlny by za sebou mohly zanechávat detekovatelné stopy

15. 5. 2019 (novější než zobrazený článek)

Podle nové studie by za sebou mohly gravitační vlny zanechávat stopy, které si vesmír pamatuje dlouho po tom, co určitým místem prošly. Prostor, nebo čas by mohly být díky gravitačním vlnám velmi mírně desynchronizované, což by mohlo být detekovatelné budoucími přístroji. Samotné gravitační vlny generují velmi drobné odchylky v časoprostoru, jejichž detekce vyžaduje extrémně citlivé přístroje. Stopy, které by po sobě mohly zanechávat, jsou však ještě drobnější.

celý článek

Astronomové možná poprvé zachytili gravitační vlny vzniklé při kolizi černé díry a neutronové hvězdy

27. 4. 2019 (novější než zobrazený článek)

Astronomové možná poprvé zachytili gravitační vlny vzniklé při kolizi černé díry a neutronové hvězdyGravitační vlny včera možná přinesly první pozorování černé díry, jak pohlcuje neutronovou hvězdu. Pokud se tato informace potvrdí, půjde o první evidenci o existenci podobných binárních systémů ve vesmíru. Tyto zprávy přicházejí pouhý den po detekci teprve druhé kolize neutronových hvězd. Vědci aktuálně ještě sbírají další informace o těchto nových událostech, které detekovaly nedávno aktualizované observatoře LIGO a Virgo gravitačních vln v Americe a Evropě.

celý článek

Ve vesmíru zřejmě působí doposud neznámá síla, způsobuje rychlejší rozpínání vesmíru

27. 4. 2019 (novější než zobrazený článek)

Ve vesmíru zřejmě působí doposud neznámá síla, způsobuje rychlejší rozpínání vesmíruVesmír není statický, neustále se rozpíná, a to stále se zrychlujícím tempem. Doposud však není zcela zřejmé, jak rychlé toto rozpínání vesmíru je. Vědci totiž přišli hned s několika způsoby, jak to změřit, a pokaždé jim vyjde trošku jiná hodnota. Rozdíl se projevuje při pozorování hvězd a supernov v dnešním vesmíru a zkoumání světla z období krátce po vzniku vesmíru. Nová studie, která zpřesňuje pozorování hvězd pomocí teleskopu Hubble, nyní potvrzuje rozdíly v měření a téměř vylučuje možnost chyby. Ve vesmíru tak zřejmě působí doposud nepopsaná síla, která za tímto rozdílem stojí.

celý článek

Vědci ohlásili první dvě detekce gravitačních vln po upgradu observatoří LIGO a VIRGO

13. 4. 2019 (novější než zobrazený článek)

Vědci ohlásili první dvě detekce gravitačních vln po upgradu observatoří LIGO a VIRGOPouhých několik dní po spuštění aktualizovaných observatoří v Americe a Evropě byla oznámena první detekce gravitačních vln a krátce po ní další. Vědci uvedli, že detektory LIGO a VIRGO ve spolupráci zachytili dva kandidáty na kolizi černých děr jedna z nich ve vzdálenosti 5 miliard světelných let. Doposud tak bylo zachyceno 13 gravitačních vln, které indikují kolizi masivních objektů ve vzdáleném vesmíru - typicky černých děr nebo neutronových hvězd.

celý článek