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

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.
Více informací k tématu
Líbil se Vám tento článek?

Podpořte tento web sdílením našeho obsahu:

Chcete vědět o dalším článku?

Následujte LIVINGfUTURE na sociálních sítích.


Další zprávy z kategorie
Gravitační vlny

Gravitační vlny ukázaly poprvé na splynutí neutronové hvězdy a černé díry

Vědcům se pomocí detektorů LIGO a Virgo podařilo poprvé pozorovat gravitační vlny z kolize černé díry a neutronové hvězdy. V nové studii vědci popisují hned dvě události, které dělí pouhých 10 dní. Jedná se o první zachycené gravitační vlny z takové události, doposud byly pozorovány pouze kolize dvou černých děr nebo dvou neutronových hvězd.

celý článek

Vědcům se podařilo přivést do kvantového stavu zrcadla observatoře gravitačních vln LIGO

Objekty, které se lidskému oku jeví jako stacionární, ve svém nitru ve skutečnosti ukrývají nespočet vibrujících atomů. Vědci se už dlouhou pokouší tyto vibrace zastavit, aby mohli pozorovat projevy kvantové fyziky. To se doposud dařilo u drobných, nanogramových těles nebo u řídkých oblaků atomů. Nyní se nicméně vědcům poprvé podařilo zcela zastavit vibrace u velkého objektu, využili k tomu observatoř gravitačních vln LIGO.

celý článek

Nezvyklé gravitační vlny GW190521 mohly vzniknout kolizí s primordiální černou dírou

Detekce gravitačních vln GW190521 láme vědcům hlavy. Tento signál indikující dočasné narušení časoprostoru totiž zřejmě pochází z kolize černých děr nezvyklé velikosti - střední. Takové objekty doposud nebyly pozorovány a nebylo ani zřejmé, zda skutečně existují. Podle nové studie mohla jedna z černých děr této kolize pocházet z počátků vesmíru.

celý článek

Za vznikem jediné známé černé díry střední velikosti by mohla být kolize exotických bosonových hvězd

Podle mezinárodního týmu vědců by za událostí, ve které vznikly gravitační vlny GW190521, mohla ve skutečnosti být kolize bosonových hvězd. Tato kategorie hvězd zatím nebyla nikdy pozorována a existuje pouze v teoriích. Ke svému závěru vědci došli na základě počítačových simulací kolizí bosonových hvězd, které se nápadně podobají detekovanému signálu detektory gravitačních vln LIGO a Virgo.

celý článek

Procházejte si kolize černých děr a neutronových hvězd v katalogu detekovaných gravitačních vln

Gravitační vlny byly poprvé zachyceny v roce 2015. Od té doby detektory LIGO v USA a Virgo v Itálii desítky kandidátských událostí z nichž 50 bylo potvrzeno. Právě tyto detekce gravitačních vln si nyní můžete přehledně procházet v nově publikovaném katalogu. Obsahuje informace o objektech, jejichž kolize vedla ke vzniku gravitačních vln, i o výsledcích této kolize.

celý článek

Observatoř velikosti celé galaxie ukazuje astronomům náznaky gravitačních vln vzniklých při velkém třesku

Prostřednictvím sítě International Pulsar Timing Array (IPTA) vědci z celého světa pátrají po gravitačních vlnách, které jsou ozvěnou velkého třesku. Podle teorie by takové gravitační vlny měly vytvářet šum na pozadí, který prostupuje celým vesmírem.

celý článek

Jak rychle se rozpíná vesmír? Výpočet z gravitačních vln vychází pomalejší než u jiných metod

Vědci zkombinovali měření gravitačních vln, které vznikly kolizí neutronových hvězd, s elektromagnetickým zářením z těchto událostí. Výsledkem jejich výzkumu je nový odhad pro rychlost rozpínání vesmíru. Tzv. hubblova konstanta, která rozpínání vesmíru popisuje, jim vyšla 66 km/s/Mpc, což je méně než vychází například z pozorování reliktního záření, u kterého vychází hodnota hubblovy konstanty mezi 67 a 70 km/s/Mpc.

celý článek