Odhalení záhad vesmíru s rychlejší detekcí gravitačních vln

Mezinárodní tým vedený výzkumníky z University of Minnesota vyvinul pokročilou technologii detekce gravitačních vln, která odesílá výstrahy do 30 sekund od detekce. Tento rychlý oznamovací systém pomáhá při studiu neutronových hvězd a černých děr a vytváření těžkých prvků ve vesmíru. Nová studie zlepší detekci gravitačních vln — vlnění v prostoru a čase. Vědci z University of Minnesota Twin Cities College of Science and Engineering vedli výzkum společně s mezinárodním týmem.

Cílem výzkumu je poslat varování astronomům a astrofyzikům do 30 sekund po detekci, což pomůže zlepšit porozumění neutronovým hvězdám a černým dírám a tomu, jak se vytvářejí těžké prvky včetně zlata a uranu.

Zjištění byla nedávno publikována v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), recenzovaném vědeckém časopise s otevřeným přístupem.

Technologie detekce gravitačních vln

Gravitační vlny interagují s časoprostorem tak, že jej stlačují v jednom směru, zatímco jej natahují v kolmém směru. To je důvod, proč současné nejmodernější detektory gravitačních vln mají tvar písmene L a měří relativní délky laseru pomocí interferometrie, což je metoda měření, která sleduje interferenční obrazce vytvářené kombinací dvou světelných zdrojů. Detekce gravitačních vln vyžaduje měření délky laseru s přesností, která je ekvivalentní měření vzdálenosti k nejbližší hvězdě vzdálené asi čtyři světelné roky až na šířku lidského vlasu.

Vylepšení detekce gravitačních vln

Tento výzkum je součástí LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) Collaboration, tj. sítě interferometrů gravitačních vln po celém světě. V poslední simulační kampani byla použita data z předchozích pozorovacích období a byly přidány simulované signály gravitačních vln, aby se ukázal výkon upgradů softwaru a vybavení. Software dokáže detekovat tvar signálů, sledovat, jak se signál chová a odhadnout, jaké hmotnosti jsou součástí události, jako jsou neutronové hvězdy nebo černé díry. Neutronové hvězdy jsou nejmenší a nejhustší hvězdy, o kterých je známo, že existují, a vznikají, když hmotné hvězdy explodují v podobě supernovy.

Upozornění a pozorovací pokroky v reálném čase

Jakmile tento software detekuje signál gravitační vlny, rozešle upozornění předplatitelům, mezi které obvykle patří astronomové nebo astrofyzikové, aby sdělili, kde se signál na obloze nacházel. Díky upgradům v tomto období pozorování jsou vědci schopni posílat výstrahy rychleji – do 30 sekund po detekci gravitační vlny.

„S tímto softwarem můžeme detekovat gravitační vlny ze srážek neutronových hvězd, které jsou normálně příliš slabé na to, abychom je viděli, pokud přesně nevíme, kam se dívat,“ řekl Andrew Toivonen, Ph.D. student fyziky a astronomie na University of Minnesota Twin Cities School of Physics and Astronomy. „První detekce gravitačních vln pomůže lokalizovat kolizi a pomůže astronomům a astrofyzikům uskutečnit další výzkum.“

Astronomové a astrofyzikové by mohli tyto informace využít k pochopení toho, jak se chovají neutronové hvězdy, ke studiu jaderných reakcí při srážkách neutronových hvězd a černých děr a jak se vytvářejí těžké prvky včetně zlata a uranu.

Toto je čtvrtý běh pozorování pomocí laserového interferometru Gravitational-Wave Observatory (LIGO) a bude pozorovat do února 2025. Mezi posledními třemi obdobími pozorování vědci zlepšili detekci signálů. Po skončení tohoto pozorovacího běhu budou výzkumníci nadále zkoumat data a provádět další vylepšení s cílem zasílat upozornění ještě rychleji.

Zdroj: https://scitechdaily.com/revealing-the-mysteries-of-the-cosmos-with-faster-gravitational-wave-detection/

autor: František Martinek