Astronomové detekovali gravitační vlny ze splynutí černé díry a neutronové hvězdy

Astronomové pozorovali pomocí observatoře Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) nacházející se v USA a detektoru Virgo postaveného v Itálii, signál gravitačních vln ze dvou kompaktních binárních objektů, představujících dvojici černé díry s neutronovou hvězdou. Obě události se vyskytly přinejmenším 900 miliónů světelných roků daleko; v obou případech byla neutronová hvězda pravděpodobně zcela pohlcena jejím partnerem – černou dírou.

„S tímto novým objevem splynutí černé díry a neutronové hvězdy za hranicemi Mléčné dráhy jsme nalezli chybějící typ dvojhvězd,“ říká Astrid Lamberts, astronomka na Observatoire de la Côte d’Azur a CNRS. „Můžeme konečně porozumět tomu, jak mnoho takových systému existuje, jak často dochází k jejich splynutí a proč jsme ještě nepozorovali jejich výskyt v naší Galaxii.“

První ze dvou případů gravitačních vln přezdívaný GW200105, byl detekován 5. ledna 2020. Při události došlo k registrování silného signálu v jednom ze dvou detektorů LIGO, avšak slabšího signálu v detektoru Virgo. Druhý detektor LIGO byl dočasně mimo provoz.

Vzhledem k charakteru gravitačních vln astronomové usoudili, že signál byl způsoben černou dírou o hmotnosti 9krát vyšší než hmotnost Slunce kolidující s objektem o hmotnosti 1,9 slunečních hmotností, později identifikovaným jako neutronová hvězda. Toto splynutí se odehrálo ve vzdálenosti 900 miliónů světelných roků.

„I když zaregistrujeme silný signál pouze v jednom detektoru, dospějeme k závěru, že je reálný a že se nejedná jen o detekci šumu,“ říká Harald Pfeiffer, astronom na Max Planck Institute for Gravitational Physics.

„Zatímco samotné gravitační vlny neodhalí strukturu lehčích objektů, můžeme odvodit jeho maximální hmotnost,“ dodává Bhooshan Gadre, rovněž z Max Planck Institute for Gravitational Physics. „Na základě kombinace těchto informací s teoretickými předpoklady očekávaných hmotností neutronových hvězd v takové binární soustavě dojdeme k závěru, že neutronová hvězda je nejpravděpodobnějším vysvětlením.“

Druhý případ splynutí s označením GW200115 byl detekován 15. ledna 2020 a zapojené objekty měly hmotnost 6 hmotností Slunce v případě černé díry a 1,5 sluneční hmotnosti v případě neutronové hvězdy.

Případ byl detekován oběma detektory LIGO včetně detektoru Virgo a uskutečnil se ve vzdálenosti zhruba jedné miliardy světelných roků od Země.

„Události nastaly zhruba před miliardou roků, avšak byly tak silné, že jsme stále ještě i dnes schopni pozorovat jejich gravitační vlny,“ dodává Susan Scott, astronomka na ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) and the Australian National University. „Tyto kolize otřásly vesmírem a my jsme detekovali rozčeřené vlny časoprostoru, které byly vyslány a řítily se kosmickým prostorem.“

Každá kolize není jen nastávající splynutí dvou hmotných a hustých objektů. Ve skutečnosti se jedná o černou díru polykající svého průvodce – neutronovou hvězdu. To jsou pozoruhodné události a my jsme museli čekat velmi dlouhou dobu, abychom byli jejich svědkem. To je nakonec neuvěřitelný úlovek.

Výsledky práce byly publikovány v Astrophysical Journal Letters.

Zdroj: http://www.sci-news.com/astronomy/black-hole-neutron-star-collisions-09810.html

autor: František Martinek