Naukowcy z amerykańskiego Northwestern University mają pomysł na nowe źródło fal grawitacyjnych możliwych do wykrycia detektorem LIGO. Swoją koncepcję poparli wynikami symulacji. Fale grawitacyjne mogą być generowane przez kokony materii wokół umierających masywnych gwiazd.
Fale grawitacyjne to „zmarszczki w czasoprzestrzeni”, zaburzenia generowane przez masywne obiekty poruszające się z przyspieszeniem. Były od dawna przewidywane teoretycznie, a od kilku lat naukowcy potrafią je wykrywać przy pomocy specjalnych detektorów. Do tej pory jednak jedynymi źródłami fal grawitacyjnych, dla których można było je wykryć, są układy podwójne czarnych dziur lub gwiazd neutronowych (w takcie zderzeń tych obiektów).
Teoretycznie powinno też dać się wykryć fale grawitacyjne od pojedynczego źródła, ale do tej pory nie udało się tego osiągnąć. Naukowcy z Northwestern University sugerują, że fal grawitacyjnych można poszukać w dość nieoczekiwanym miejscu: w turbulentnych, energetycznych kokonach materii otaczających umierające gwiazdy masywne.
Swoje przypuszczenia badacze poparli symulacjami pokazującymi, w jaki sposób tego typu kokony materii mogłyby emitować fale grawitacyjne. Gdy masywna gwiazda pod koniec swojego życia zapada się do czarnej dziury, może wytworzyć potężne dżety – wypływy cząstek poruszających się z prędkością zbliżoną do prędkości światła. Symulacja modeluje ten proces od momentu zapadania się gwiazdy do czarnej dziury, do uformowania się dżetów.
Początkowy pomysł naukowców polegał na sprawdzeniu czy dysk akrecyjny, który tworzy się wokół czarnej dziury, może emitować fale grawitacyjne na wykrywalnym poziomie. Ale w trakcie symulacji okazało się, że inne źródło zaburza obliczenia – kokon materii. Gdy dżet zderza się z zapadającymi się warstwami umierającej gwiazdy, wokół dżetu formuje się bąbel (kokon), w którym gorące gazy i inna materia losowo się miesza i ekspanduje od dżetu we wszystkich kierunkach. Przyspieszając zaburza czasoprzestrzeń.
„Dżet zaczyna się głęboko wewnątrz gwiazdy, a następnie wywierca swoją drogę ucieczki. To tak jakby wiercić dziurę w ścianie. Obracające się wiertło uderza w ścianę i gruz wysypuje się ze ściany. Wiertło daje mu energię. W podobny sposób dżet przebija się przez gwiazdę, powodując nagrzewanie się materii gwiazdy i jej wylewanie. Te szczątki tworzą gorące warstwy kokonu” - tłumaczy Ore Gottlieb z Northwestern University.
Na dodatek okazuje się, że powinny one mieć częstotliwości znajdujące się w pasmach możliwych do detekcji przez obserwatorium LIGO. Gottlieb wskazuje, że kokony są asymetryczne i bardzo energetyczne, co jest istotne przy generowaniu fal grawitacyjnych. W przeciwieństwie na przykład do sferycznych i symetrycznych wybuchów supernowych, w których emisja fal grawitacyjnych nie występuje.
Wyniki swoich badań naukowcy zaprezentują podczas 242. spotkania Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego, w ramach sesji „Odkrycia w odległych galaktykach”.
Amerykańskie detektory fal grawitacyjnych LIGO rozpoczęły niedawno nową kampanię obserwacyjną (24 maja). Instrumenty mają ulepszoną czułość w stosunku do poprzednich rund obserwacji. Wspólnie z LIGO obserwacje prowadzić będą europejskie detektor Virgo i japoński KAGRA. Kampania obserwacyjna zaplanowana jest na 20 miesięcy.(PAP)
cza/ agt/
Fundacja PAP zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: naukawpolsce.pl, a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - naukawpolsce.pl. Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów wideo.
