Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Hat-trick fal grawitacyjnych. LIGO zarejestrował wszystko, czego od niego oczekiwano

Recommended Posts

Przed 900 milionami lat doszło do zderzenia dwóch obiektów. Jednym z nich była czarna dziura, drugim zaś – niemal na pewno – gwiazda neutronowa. Przed tygodniem fale grawitacyjne wywołane tym wydarzeniem dotarły do Ziemi i zostały zarejestrowane przez amerykański wykrywacz LIGO oraz włoski Virgo.

Jesteśmy przekonani, że właśnie wykryliśmy ślad czarnej dziury pożerającej gwiazdę neutronową, mówi Susan Scott, fizyk teoretyk z Australijskiego Universytetu Narodowego w Canberrze i główna badaczka w ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery.

Jeśli odkrycie się potwierdzi, to będziemy mieli sygnały wszystkich trzech kataklizmów kosmicznych, na których zarejestrowanie liczyli twórcy LIGO: zderzenie dwóch czarnych dziur, zderzenie dwóch gwiazd neutronowych oraz wchłonięcie gwiazdy neutronowej przez czarną dziurę.

Już w kwietniu naukowcy sądzili, że zarejestrowali zderzenie czarnej dziury z gwiazdą neutronową. Odkrycia jednak nie ogłoszono, gdyż istniało zbyt duże prawdopodobieństwo, że zarejestrowany sygnał to zakłócenie pochodzenia ziemskiego. Teraz naukowcy są pewni, że sygnał pochodzi spoza Ziemi. Jego właściwości są wysoce zgodne z sygnałem łączenia się układu podwójnego, a ze wstępnej oceny mas obu obiektów wynika, że mamy do czynienia z czarną dziurą i gwiazdą neutronową, stwierdza Scott.

Kompaktowe układy podwójne składają się najczęściej z par gwiazd neutronowych lub czarnych dziur. Twórcy LIGO przewidywali, że będą one źródłami najsilniejszych sygnałów wykrywanych przez detektor. Gdy np. dwie czarne dziury krążą wokół siebie i są znacznie oddalone, dochodzi do emisji słabych fal grawitacyjnych. Fale te zabierają energię z systemu, przez co krążące czarne dziury wchodzą na ciaśniejszą orbitę. Krążą coraz szybciej, a emitowane fale grawitacyjne mają coraz większą energię. W końcu, gdy zbliżą się na odpowiednią odległość, dochodzi do połączenia i utworzenia jednej czarnej dziury. To właśnie wtedy powstają najsilniejsze fale grawitacyjne. Krótko po połączeniu istnieje czarna dziura o mocno zaburzonym kształcie, co przejawia się emisją charakterystycznych fal grawitacyjnych. Obserwując napływające do nas fale grawitacyjne jesteśmy w stanie określić fazy łączenia się obiektów czy ich charakterystyki.

Obecnie badacze na całym świecie sprawdzają obliczenia, by potwierdzić identyfikację obu obiektów. Naukowcy uważają, że większy z nich to czarna dziura, a mniejszy to gwiazda neutronowa. Istnieje jednak minimalne prawdopodobieństwo, że może to być bardzo lekka czarna dziura. Jeśli tak, byłaby to najlżejsza z dotychczas zaobserwowanych. Musimy bliżej przyjrzeć się sygnałom, by sprawdzić, czy możemy potwierdzić, że odpowiadają one zachowaniu się gwiazdy neutronowej opadającej na czarną dziurę, dodaje Scott.

Jeśli się okaże, że LIGO zarejestrowało wszystkie trzy sygnały, których znalezienie było przyczyną wybudowania urządzenia, będzie to dopiero koniec początkowej fazy badań, mówi uczona.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites
27 minut temu, KopalniaWiedzy.pl napisał:

Kompaktowe układy podwójne składają się najczęściej z par gwiazd neutronowych lub czarnych dziur.

Dla mnie "kompaktowe" układy podwójne zawierają najczęściej WD, ale pewnie to definicja "zwartości", z którą to definicją raczej się nie zgodzę. ;)

27 minut temu, KopalniaWiedzy.pl napisał:

Fale te zabierają energię z systemu, przez co krążące czarne dziury wchodzą na ciaśniejszą orbitę.

Gdyby wchodziły na szerszą, to z pewnością byłoby to odkrycie "na miarę". ;) Truizm.

Cytat

Hat-trick fal grawitacyjnych

Czy naprawdę na KW tak trzeba?

Edited by Astro

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 godzinę temu, Astro napisał:

Czy naprawdę na KW tak trzeba?

Czepiasz się.A co ma być? Nieprzerwana seria trzech sukcesów w rejestracji....itd. Jedyna wątpliwość to pisownia, webster pisze to bez kreski. 

https://www.merriam-webster.com/dictionary/hat trick

1 godzinę temu, Astro napisał:

Gdyby wchodziły na szerszą, to z pewnością byłoby to odkrycie "na miarę". ;) Truizm.

I dobrze. Nie wszyscy są zawodowo związani z orbitami, więc takie przypomnienie na portalu popularno-naukowym jest jak najbardziej na miejscu.

 

1 godzinę temu, Astro napisał:

Dla mnie "kompaktowe" układy podwójne zawierają najczęściej WD

Zapewne chodzi o white dwarfs? Ale jako laik pewności nie mam.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Wg słownika PWN dopuszczalne formy to „hat trick”, „hat-trick” i „hattrick”.

Niektóre rzeczy staramy się wyjaśniać, bo, jak zauważył Jajcenty, to portal popularnonaukowy. Dlatego też np. wspominamy (w miarę naszych możliwości), kim byli Merowingowie czy kiedy panował cesarz Trajan :) A także, jak czarne dziury na siebie wpadają.

  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 godzinę temu, Jajcenty napisał:

Nie wszyscy są zawodowo związani z orbitami, więc takie przypomnienie na portalu popularno-naukowym jest jak najbardziej na miejscu.

Może i tak, bo zawsze mam problem z odróżnieniem poziomu popularno-naukowego od disco-polowego (stary już chyba jestem). W końcu może dobrze, bo jeszcze jakiś czytelnik KW rzuciłby młotkiem oczekując, że nie spadnie, a gdyby spadł, to mógłby pozwać KW... Ok, rozumiem.

1 godzinę temu, Jajcenty napisał:

Ale jako laik pewności nie mam.

Szkoda. Statystyka Jajcenty. Na jedną gwiazdę, która spłodzi BH czy gwiazdę neutronową przypada duuuużo tych mniej masywnych. Tak w naturze bywa. ;)

1 godzinę temu, Jajcenty napisał:

A co ma być?

Nadużycie terminu. :) Jeśli Kowalski trzy razy walnie gałę w bramkę to hat-trick też jest, ale nie, ma być Nowak, Kowalski i Wiśniewski, więc bez sensu. :D

ed: Pozwolę sobie Jajcenty, bo wypada w tym temacie. Czy można sobie wyobrazić coś prostszego niż zagadnienie dwóch ciał? W końcu klasycznie to przykład podręcznikowy, da się analitycznie na jednej kartce. :D

ed2: To all whom may concern: nie rzucajcie w górę młotkiem, bo jednak spadnie...

Share this post


Link to post
Share on other sites

"znalezienie było przyczyną" - z tego wynikać by musiało, że najpierw znaleźli (dokonali detekcji) i wówczas zbudowali detektory.

Ciekawe jest też, że w kwietniu było zbyt duże prawdopodobieństwo, że jest to sygnał pochodzenia ziemskiego, a teraz już nie jest?!!! Czy w takim razie chodziło o 2 różne zdarzenia?

Share this post


Link to post
Share on other sites

@ Astro Wydaje się że twoją misją jest płodzenie masy bezsensownych komentarzy a w dodatku występuje niezrozumiałe przekonanie że masa "uśmieszków" spowoduje że wpis bedzię śmieszny? Może się ciszysz jak piszesz..? Po co to komu?
Dodatkowo komentowanie pojedynczych zdań jest śmieszne ale raczej mam na mśli śmiech politowania.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy korzystający z Very Large Telescope (VLT) Europejskiego Obserwatorium Południowego poinformowali o... zniknięciu masywnej niestabilnej gwiazdy znajdującej się w jednej z galaktyk karłowatych. Naukowcy sądzą, że gwiazda stała się mniej jasna i przesłonił ją pył. Inna możliwa interpretacja jest taka, zapadła się tworząc czarną dziurę, bez stworzenia supernowej. Jeśli się to potwierdzi, będzie to pierwsza bezpośrednia obserwacja tak dużej gwiazdy kończącej życie w taki sposób, mówi doktorant Andrew Allan z Trinity College Dublin.
      W latach 2001–2011 różne grupy astronomów obserwowały w Galaktyce Kinman niezwykłą masywną gwiazdę. Wielokrotne obserwacje potwierdziły, że znajduje się ona na ostatnich etapach ewolucji. Allan i prowadzony przez niego międzynarodowy zespół naukowy z Irlandii, Chile i USA chcieli więcej dowiedzieć się o życiu masywnych gwiazd. Gdy jednak w 2019 roku skierowali VLT na gwiazdę, tej nie było tam, gdzie spodziewali się ją znaleźć.
      Galaktyka karłowata Kinman znajduje się w odległości około 75 milionów lat świetlnych od Ziemi w Konstelacji Wodnika. To zbyt duża odległość, by można było obserwować pojedyncze gwiazdy. Jednak możliwe jest odkrycie sygnatur niektórych z nich. Przez 10 lat kolejni astronomowie widzieli dowody, że znajduje się w niej gwiazda zmienna typu S Doradus. Tego typu gwiazdy są bardzo niestabilne, są ostatnim etapem życia gwiazd, których początkowa masa jest co najmniej 85 razy większa od masy Słońca. Żyją krótko i są niezwykle jasne. Gwiazda z Kinmana była 2,5 miliona razy jaśniejsza od Słońca.
      Allan i jego zespół stwierdzili, że gwiazda zniknęła. Byłoby czymś niezwykłym, gdyby tak masywna gwiazda zniknęła i nie pozostałaby po niej jasna supernowa, przyznaje Allan. Naukowcy zaczęli szukać gwiazdy. Wykorzystali w tym celu VLT oraz spektrograf ESPRESSO. Nic nie znaleźli. Użyli również instrumentu X-shooter. I dalej nic. Następnie zabrali się za analizę wieloletnich danych pochodzących z różnych źródeł.
      Dane pokazały, że w Galaktyce Kinman doszło do okresu intensywnych rozbłysków, które zakończyły się po roku 2011. Wiadomo, że gwiazdy zmienne typu S Doradus mogą pod sam koniec życia doświadczać silnych rozbłysków i znacznej utraty masy, a po tym procesie ich jasność dramatycznie spada.
      Naukowcy proponują dwa wyjaśnienia tego zjawiska oraz braku supernowej. Według pierwszego scenariusza po serii rozbłysków i utracie masy gwiazda znacznie straciła na jasności i może być częściowo przesłonięta pyłem. Drugie wyjaśnienie mówi o zapadnięciu się gwiazdy i powstaniu czarnej dziury. To byłoby niezwykłe, gdyż zgodnie z obowiązującymi obecnie teoriami, większość masywnych gwiazd kończy życie jako supernowa.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przed czterema laty informowaliśmy o jednym z największych odkryć naukowych obecnego wieku – zarejestrowaniu fal grawitacyjnych. Zostały one zauważone przez LIGO, jeden z największych instrumentów naukowych na świecie. W każdym z dwóch laboratoriów LIGO pracuje interferometr w kształcie litery L, którego długość każdego z ramion wynosi 4000 metrów. W ciągu ostatnich lat LIGO kilkunastokrotnie rejestrował fale grawitacyjne. Teraz naukowcy proponują wybudowanie 1000-krotnie mniejszego przenośnego interferometru, który mógłby wykrywać fale grawitacyjne w każdym laboratorium na świecie.
      Interferometry LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) to 4-kilometrowe tunele, na końcach których umieszczono lustra. W stronę luster wystrzeliwany jest promień lasera, który odbija się i powraca do detektorów. Fale grawitacyjne ściskają i rozciągają przestrzeń o 1 część na 1021, co oznacza, że cała Ziemia jest ściskana lub rozciągana o mniej więcej grubość jądra atomu. Jeśli teraz promienie lasera w LIGO przebyły różną drogę – zatem jeśli interferometr został ściśnięty lub rozciągnięty przez fale grawitacyjne – to dojdzie między nimi do interferencji. A badając tę interferencję można zmierzyć relatywną długość ramion z dokładnością do 1/10 000 szerokości protonu.
      Jak widzimy LIGO to olbrzymi instrument. Dlatego też grupa fizyków proponuje zbudowanie wykrywacza fal grawitacyjnych o długości zaledwie 1 metra. Autorzy udostępnionego w arXiv artykułu, który wkrótce zostanie opublikowany na łamach New Journal of Physics, proponują budowę wykrywacza zjawiska z zakresu mechaniki kwantowej, które towarzyszy przejściu fal grawitacyjnych.
      Już teraz wiemy, że budowa takiego wykrywacza będzie niezwykle trudna, mówi jeden z autorów propozycji, Gavin Morley, fizyk z University of Warwick. Jeśli jednak się uda, wykrywaniem fal grawitacyjnych mogłoby zajmować się dziesiątki laboratoriów na całym świecie.
      Naukowcy nazwali swój instrument MIMAC (Mesoscopic Interference for Metric and Curvature). Jego głównym elementem ma być kawałek diamentu o wielkości nie przekraczającej mikrometra. Miałby on zostać umieszczony w stanie kwantowej superpozycji i oczekiwać na interakcję z falą grawitacyjną.
      W skład zespołu naukowego – obok Morleya – wchodzą Sougato Bose, Peter Barker i Ryan Marshman z University College London oraz Anupam Mazumdar i Steven Hoekstra z Uniwersytetu w Groningen. Proponują oni, by do stworzenia superpozycji wykorzystać strumień mikrofal skierowany na pojedynczy elektron powiązany z celowo wprowadzonym błędem w sieci krystalicznej atomów węgla we wspomnianym kawałku diamentu. Błąd ten to pojedynczy atom azotu dodany do sieci.
      Elektron w atomie azotu miałby jednocześnie absorbować i nie absorbować fotonu z mikrofal, tworząc kwantową superpozycję mikrodiamentu. Elektron w tej wersji diamentu, która zaabsorbowała foton przełączyłby się w stan nazwany „spin one”, co oznacza, że zachowywałby się jak miniaturowy magnes. Elektron w drugiej wersji diamentu pozostałby w stanie „spin zero”, magnetycznie neutralnym. Naukowcy uważają, że za pomocą zewnętrznego pola magnetycznego można by następnie odsunąć od siebie obie cząstki na odległość nawet metra. W końcu naukowcy odwróciliby zewnętrze pole magnetyczne, łącząc obie pozycje diamentu i po raz ostatni wysyłając w jego kierunku impuls mikrofalowy.
      Ten ostatni impuls spowodowałby powstanie niezwykłego efektu kwantowego. W świecie kwantowym cząstki nie są cząstkami, a falami, których wielkość i kształt odpowiadają prawdopodobieństwu znalezienia cząstki w danej pozycji. Ten ostatni impuls mikrofal miałby za zadanie zmienić kształt superpozycji tak, że wierzchołki fali „spin one” nałożyłyby się na doliny i nawzajem zniosły, natomiast wierzchołki „spin zero” nałożyłyby się na siebie i wzmocniły. W ten sposób, przy braku jakichkolwiek oddziaływań z zewnątrz, pomiar elektronu zawsze dawałby wynik „spin zero”.
      I w tym momencie dochodzimy do sposobu wykrywania fal grawitacyjnych. Otóż fala taka przechodząca przez MIMAC, rozciągałaby lub ściskała superpozycję i prowadziła do zmiany stanu. Pomiary dawałyby więc różne wyniki, w których częstotliwość pojawiania się stanu „spin one” wskazywałaby na częstotliwość fali grawitacyjnej.
      Ron Folman, fizyk eksperymentalny z Uniwersytetu Ben Guriona w Izraelu, chwali podstawy teoretyczne i mówi, że zbudowanie działającego prototypu takiego wykrywacza może zająć dziesięciolecia. Wyizolowanie całego systemu od wpływów zewnętrznych będzie niezwykle trudne. Ale, jak dodaje, być może uda się to za naszego życia. Pod warunkiem, że poświęci się na to odpowiednio dużo wysiłku.
      Jednym z najpoważniejszych wyzwań będzie stworzenie superpozycji diamentu, która utrzyma się na odległość 1 metra. Przed czterema laty naukowcy z Uniwersytetu Stanforda byli w stanie utrzymać superpozycję 10 000 atomów odsuniętych na odległość około pół metra. To dotychczasowy rekord. Jednak tutaj mówimy o diamencie składającym się z miliarda czy 10 miliardów atomów. To znacznie trudniejsze, wyjaśnia Mazumdar.
      Ponadto stworzenie MIMAC wymagałoby połączenia w jednym urządzeniu wysokiej próżni, bardzo niskich temperatur czy precyzyjnie kontrolowanych pól magnetycznych. Każdy z tych elementów został już osiągnięty przez różne grupy naukowe, jednak ich połączenie to zupełnie inna historia. Fakt, że potrafisz żonglować i potrafisz jeździć na rowerze nie oznacza jeszcze, że potrafisz robić obie te rzeczy jednocześnie, zauważa Morley.
      Twórcy nowej koncepcji są jednak pełni zapału. Zauważają, że przenośny wykrywacz fal grawitacyjnych można by ustawiać w dowolnej orientacji względem nieboskłonu. I można by prowadzić badania fal w wielu różnych miejscach na świecie. Problemem jest stworzenie jednego działającego urządzenia. Jeśli to się uda, to łatwo będzie zbudować kolejne, podkreśla Bose.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Niezwykły sygnał, zauważony w falach grawitacyjnych, rzuca nowe światło na „lukę masy” pomiędzy gwiazdami neutronowymi, a czarnymi dziurami. Naukowcy od kilkudziesięciu lat nie wiedzą, czy i co znajduje się pomiędzy tymi obiektami. Teraz mają dowód, że coś tam jest.
      Gdy najbardziej masywne gwiazdy kończą życie, zapadają się pod wpływem własnej grawitacji i powstaje czarna dziura. Gdy jednak umierająca gwiazda jest mniej masywna, wybucha jako supernowa i pozostaje po niej gęste jądro – gwiazda neutronowa.
      Od dziesięcioleci wiemy, że najbardziej masywne gwiazdy neutronowe mają masę nie większą niż 2,5 masy Słońca, a najmniej masywne czarne dziury charakteryzują się masą około 5 mas Słońca. Powstaje więc pytanie, co jest pomiędzy tymi masami.
      W ubiegłym roku informowaliśmy, że wykrywacz fal grawitacyjnych LIGO, zarejestrował wszystko, czego od niego oczekiwano: zderzenie dwóch czarnych dziur, zderzenie dwóch gwiazd neutronowych oraz wchłonięcie gwiazdy neutronowej przez czarną dziurę. I właśnie to ostatnie wydarzenie, do którego doszło około 800 milionów lat temu, może rzucić nieco światła na „lukę masy”.
      Jak bowiem czytamy na łamach najnowszego numeru The Astrophysical Journal Letters, zarejestrowany sygnał, oznaczony jako GW190814, pochodził z połączenia czarnej dziury o masie 23 mas Słońca (22,2–24,3 M☉) z obiektem o masie 2,6 mas Słońca (2,50–2,67 M⊙). W wyniku tego procesu powstały fale grawitacyjne, które 800 milionów lat później zarejestrowaliśmy na Ziemi.
      Różnica mas pomiędzy obiektami, wynosząca aż 9:1 jest największą różnicą zaobserwowaną dotychczas podczas badania fal grawitacyjnych. Jednak najbardziej interesująca jest masa lżejszego z obiektów. W tym wypadku nie wiemy, czy lżejszy obiekt to gwiazda neutronowa czy czarna dziura. To wciąż tajemnica. Zbadanie, w jaki sposób powstają takie układy może zmienić nasze rozumienie ewolucji gwiazd, mówi doktor Christopher Berry z Institute for Gravitational Research University of Glasgow, którego naukowcy odegrali kluczową rolę w analizie danych.
      Od dziesięcioleci czekamy na rozwiązanie tej zagadki. Nie wiemy, czy ten obiekt to najbardziej masywna gwiazda neutronowa czy najmniej masywna czarna dziura. Tak czy inaczej jest to rekordowy obiekt, mówi profesor Vicky Kalogera z Northwestern University, a profesor Patrick Brady, rzecznik prasowy eksperymentu LIGO, dodaje: to zmieni sposób postrzegania czarnych dziur i gwiazd neutronowych. Może się okazać, że „luka masy” nie istnieje, a wynika ona tylko z naszych ograniczonych możliwości obserwacyjnych. Potrzebujemy więcej czasu i kolejnych obserwacji, by to rozstrzygnąć.
      Naukowcy mają nadzieję, że kolejna rozbudowa możliwości obserwatorium LIGO, z obecnego Advanced LIGO do Advanced LIGO Plus, pozwoli na przeprowadzenie większej liczby bardziej szczegółowych obserwacji.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...