Четири нови регистрации на гравитационни вълни са обявени на семинара по физика и астрономия на гравитационните вълни (GWPAW) в Университета на Мериленд, САЩ.
Така, след като бяха регистрирани за първи път през 2015 г., общият им брой става 11.
Десет са от сливания на двойки черни дупки (BBH - binary black holes) и една от сливането на две неутронни звезди - плътните останки от звездни експлозии. Едно от новите наблюдения на сливания на черни дупки е най-мощната и най-далечна експлозия, някога регистрирана в астрономията.
Резултатите са представени от научните колективи на гравитационните обсерватории LIGO и Virgo на конференцията в събота.
Гравитационните вълни са прогнозирани през 1915 г. като следствие на Общата теория на относителността на Алберт Айнщайн. Тя представя пространството и времето като гъвкаво цяло, а изкривяването на пространство-времето дава гравитацията. Мощни събития, като например сливащите се двойки черни дупки, могат да създадат вълни в пространствената тъкан, които мокат да бъдат измерени като вълните в езерото.
В случай на сблъсък, две черни дупки теоретично се приближават една към друга в все по-стесняваща се спирала, докато се докоснат и се слеят в нова черна дупка, която след това вибрира за кратко време. По време на сливането част от масата на черните дупки се превръща във вълни в околното пространство.
Детекторите като LIGO и Virgo измерват тези вълни като временни и периодични разлики в дължината на два километра дългите лазерни установки. Вибрациите са минитюрни и могат да бъдат открити само с изключително точни измервания. Независимо от това, формата и честотите на сигнала могат ясно да бъдат прочетени и дешифрирани от какви тела идват и колко енергия е разсеяна.
Масите на звездните останки се измерват по много различни начини. Тази графика показва масите за черни дупки, открити чрез електромагнитни наблюдения (лилаво); черни дупки, измерени чрез наблюдения на гравитационни вълни от LIGO и Virgo (синьо); неутронни звезди, измерени с електромагнитни наблюдения (жълто); и масите на неутронните звезди, които се сляха в събитие, наречено GW170817, което бе регистрирано в гравитационни вълни (оранжево).© LIGO-Virgo / Frank Elavsky / Northwestern
По време на първия наблюдателен курс О1, от 12 септември 2015 г. до 19 януари 2016 г., са открити гравитационни вълни от три BBH сливания. Вторият наблюдателен курс, продължил от 30 ноември 2016 г. до 25 август 2017 г., доведе до откриването на сливането на двойка неутронни звезди и седем допълнителни сливания на двойки черни дупки, включително четирите нови събития на гравитационни вълни, за които се съобщава сега.
Новите събития са наречени GW170729, GW170809, GW170818 и GW170823 въз основа на датите, на които са били открити.
Откриването на четирите нови BBH сливания ще даде възможност на учените да научат повече за популациите на тези двойни системи във Вселената и за честотата на тези събития.
Наблюдаваните BBH обхващат широка гама от маси, от 7.6 до 50.6 слънчеви маси.
Новото събитие GW170729 е от най-масивния и отдалечен източник на гравитационни вълни, наблюдаван някога. В това сливане, което се е случило преди около 5 милиарда години, се обединяват две черни дупки, чиято маса се предполага, че е 50 и 35 пъти масата на Слънцето. Според изчисленията на учените продуктът на тяхното сливане е загубил около пет слънчеви маси, чиято енергия е била излъчена под формата на гравитационни вълни.
Местоположенията в небето на всички открити гравитационни вълни. Кредит: LIGO.
При две от BBH събитията (GW151226 и GW170729) е много вероятно поне една от сливащите се черни дупки да е въртяща се черна дупка. Едно от новите събития, GW170818, открито от обсерваториите LIGO и Virgo е много точно определено в небето. Това е най-добре локализираното BBH събитие до момента: позицията му е идентифицирана с точност от 39 квадратни градуса (195 пъти видимата големина на пълнолунието) в северната небесна полусфера.
| събитие |
M1 |
M2 |
Mf |
Време на пътуване на сигнала |
| мярка | Mсл. | Mсл. | Mсл. | години |
| GW150914 (BBH) | 35.6 | 30.6 | 63.1 | 1,2 милиарда |
| GW151012 (BBH) | 23.3 | 13.6 | 35.7 | 2,6 милиарда |
| GW151226 (BBH) | 13.7 | 7.7 | 20.5 | 1,2 милиарда |
| GW170104 (BBH) | 31.0 | 20.1 | 49.1 | 2,4 милиарда |
| GW170608 (BBH) | 10.9 | 7.6 | 17.8 | 0,9 милиарда |
| GW170729 (BBH) | 50.6 | 34.3 | 80.3 | 5,0 милиарда |
| GW170809 (BBH) | 35.2 | 23.8 | 56.4 | 2,5 милиарда |
| GW170814 (BBH) | 30.7 | 25.3 | 53.4 | 1,6 милиарда |
| GW170817 (BNS) | 1.46 | 1.27 | ≤2.8 | 130 милиона |
| GW170818 (BBH) | 35.5 | 26.8 | 59.8 | 2,5 милиарда |
| GW170823 (BBH) | 39.6 | 29.4 | 65.6 | 3,9 милиарда |
|
Таблица 1: Общо десет сливания на двойки черни дупки и едно сливане на двойка неутронни звезди са открити със сигурност досега. Регистрациите, които се съобщават за първи път, са отбелязани в синьо. M f е масата на крайната черна дупка, образувана след сливането. Масата, която липсва от сумата на компонентните черни дупки, се превръща в енергия, която се проявява в гравитационни вълни. |
||||
Научните статии, описващи тези нови открития, представят каталог на всички регистрирания на гравитационни вълни и събития - кандидати от двата наблюдателни периода, както и описание на характеристиките на обединяването на популациите черни дупка. Най-забележителното, което учените откриват, е че почти всички черни дупки, образувани от звезди, са по-леки от 45 пъти масата на Слънцето.
"Най-съвременните модели на вълната, усъвършенстваната обработка на данните и по-доброто калибриране на инструментите ни позволиха да изведем астрофизичните параметри на предварително обявените събития по-точно", разказва Алесандра Буонано (Alessandra Buonanno), директор на отдел "Астрофизична и космологична относителност" в AEI-Потсдам и професор в College Park в Университета на Мериленд. "Очаквам с нетърпение следващия наблюдателен сезон през пролетта на 2019 г., където очакваме да открием повече от две сливания на черни дупки на месец за събрани данни!"
Тройна сигурност
Единадесетте убедително открити гравитационни вълни бяха открити с помощта на три независими анализа: два различни т.нар. "съвпадащи филтърни" анализи, използващи релативистични модели на гравитационните вълни от компактни двойни сливания и едно немодифицирано търсене на краткотрайни изблици. В допълнение към тези откривания, учените представиха набор от 14 маргинални кандидат - събития, идентифицирани от двата съвпадащи филтърни анализа.
Следващата стъпка: Наблюдателен период O3
Третото наблюдение (O3) на Advanced LIGO and Virgo е планирано да започне в началото на 2019 г. С по-нататъшни подобрения на чувствителността както на LIGO, така и на Virgo, както и на бъдещия японски детектор на гравитационни вълни KAGRA, който ще се присъедини към мрежата вероятно към края на О3, се очакват много десетки наблюдения на сливания през следващите години.
В О3 наблюденията на наблюдението, предизвикани от наблюденията с гравитационна вълна, ще бъдат публично разпространени, което ще позволи на всички астрономи - както аматьори, така и професионалисти - да провеждат последващи наблюдения.
Дигитална релативистична симулация на първото сливане на двойка черни дупки, наблюдавано от детектора Advanced LIGO на 14 септември 2015.© S. Ossokine, A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics), Simulating eXtreme Spacetimes project, W. Benger (Airborne Hydro Mapping GmbH)
Публикации
Две статии, описващи новите открития, се намират в хранилището за предпечат ArXiv:
1) "GWTC-1: A Gravitational-Wave Transient Catalog of Compact Binary Mergers Observed by LIGO and Virgo during the First and Second Observing Runs", представя подробен каталог на всички откривания на гравитационни вълни.
2) "Binary Black Hole Population Properties Inferred from the First and Second Observing Runs of Advanced LIGO and Advanced Virgo", описва характеристиките на сливанията на популацията черни дупки.
Източници:
- LIGO and Virgo announce four new gravitational-wave detections, Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)
- New detections of gravitational waves brings the number to 11 – so far, Тhe Сonversation
- LIGO/Virgo vindt nog eens vier botsingen van zwarte gaten, Prof.dr. Chris Van Den Broeck
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари