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 lidstvu odhalily první černou díru střední velikosti, vznikla kolizí menších černých děr

4. 9. 2020 (novější než zobrazený článek)

Vědcům se podařilo detekovat zatím nejmasivnější černou díru prostřednictvím gravitačních vln. Má hmotnost 142 Sluncí a vznikla při kolizi dvou menších černých děr. Jedná se o zatím nejtěžší známou černou díru v této kategorii. Podle nové studie v magazínu Physical Review Letters and Astrophysical Journal Letters vznikla jedna z původních černých děr této kolize také v kolizi.

celý článek

Střed sluneční soustavy se nachází jen těsně nad povrchem Slunce

8. 7. 2020 (novější než zobrazený článek)

Sluneční soustavě vévodí Slunce, kolem kterého obíhají planety a další objekty. Její střed však není v centru Slunce, jak by se mohlo zdát, je to těsně nad jeho povrchem. A pohybuje se, podle toho, kde se zrovna nachází zejména planeta Jupiter. Vědci nyní s přesností na 100 metrů určili polohu barycentra sluneční soustavy. S novými údaji by tak nyní mohlo být snadnější zachytit nízkofrekvenční gravitační vlny.

Kolem jedné z nejmasivnějších známých černých děr obíhá ještě jedna menší - vědci ukázali jak kolem sebe tančí

30. 4. 2020 (novější než zobrazený článek)

Astronomům se podařilo podrobně zmapovat vzájemný pohyb dvou supermasivních černých děr. V nesourodém páru extrémně masivní černé díry a menšího partnera dochází ke zdánlivě nepravidelným zábleskům detekovatelným ze Země. Nové simulace ukazují, že jde o krásnou synchronizaci pohybu dvou masivních těles.

celý článek

Gravitační vlny odhalily vzácnou kolizi lehké a těžké černé díry

20. 4. 2020 (novější než zobrazený článek)

Jedny z gravitačních vln zachycených v loňském roce byly podle vědců vytvořeny dosud nejrozdílnějším párem černých děr: jedna z nich byla třikrát masivnější než druhá. Tento rozdíl způsobil vznik gravitačních vln s hned několika frekvencemi.

celý článek

Vědci možná objevili důkaz existence hawkingovy radiace, která jako jediná dokáže uniknout z černé díry

10. 2. 2020 (novější než zobrazený článek)

Astronomové zkoumající data z první známé kolize neutronových hvězd z roku 2017 objevili náznaky ozvěn, které podle nich naznačují existenci hawkingovy radiace vycházející z výsledného objektu. Tato radiace je podle teorie jediná, která by mohla unikat z černé díry a jejím prostřednictvím by tak mohlo docházet k pozvolnému vypařování černých děr. Výsledky svého výzkumu publikoval vědecký tým vedený Niayeshem Afshordim ve vědeckém magazínu Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

celý článek

Observatoře v USA a Evropě zachytily výjimečně krátkou gravitační vlnu - vědci neví, co ji mohlo způsobit

24. 1. 2020 (novější než zobrazený článek)

14. ledna astronomové zachytili gravitační vlnu, jakou dosud neviděli: trvala pouhý zlomek sekundy. Od ostatních detekcí se tím liší a vědci zatím neví proč. Je pravděpodobné, že tato detekovaná deformace prostoru má zcela jiného původce než kolizi černých děr nebo neutronových hvězd, které byly zdrojem v ostatních případech.

celý článek

Detektor gravitačních vln zachytil v loňském roce druhou kolizi neutronových hvězd

6. 1. 2020 (novější než zobrazený článek)

Detektor LIGO zachytil gravitační vlnu, která zřejmě vznikla při kolizi dvou neutronových hvězd. Na rozdíl od první takové detekce z roku 2017 se však nepodařilo určit odkud přesně vlna přišla a nebyl pozorovaný ani záblesk v elektromagnetickém záření.

celý článek