Hatalmas eredmény a csillagászatban: újra észlelték az Einstein által megjósolt gravitációs hullámokat

Újabb két fekete lyuk összeolvadását figyelték meg kutatók a LIGO (lézer interferométeres gravitációshullám-vizsgáló obszervatórium) detektoraival. Ez, a GW170104 jelű a harmadik alkalom, hogy a kozmikus esemény révén az Egyesült Államokban működő szerkezet észlelte az Albert Einstein által több mint száz éve megjósolt gravitációs hullámokat.

Ezzel tartósan új ablak nyílt a világegyetemre

– hangsúlyozták a csütörtöki bejelentéssel kapcsolatban a magyar tudósok részvételével megalkotott LIGO együttműködés szakemberei. Az első felfedezésről itt olvashatnak részleteket. A mostani észlelés megerősítette a fekete lyukak egy új osztályának létezését.

Csakúgy, mint a gravitációs hullámok első, 2015. szeptemberi megfigyelésekor, most is a hannoveri Max Planck Gravitációfizikai Intézetben fedezték fel először a téridő hullámszerű változását. A LIGO Egyesült Államokban található detektorai 2017. január 4-én észlelték a 3 milliárd fényévnyire lévő két, egymás körül nagy sebességgel, spirálszerűen forgó, végül pedig eggyé váló fekete lyuk összeolvadásából származó gravitációs hullámokat.

Eggyé váló fekete lyuk összeolvadásából származó gravitációs hullámok

NASA

A két objektumból létrejött fekete lyuk 49 naptömegű. A gravitációs hullámok első megfigyelésekor 62 naptömegű, a második alkalommal (2015 karácsonyán)  21 naptömegű fekete lyuk született két-két fekete lyuk összeolvadásából. A 2017-es esemény tehát már a harmadik ilyen fajsúlyú esemény, ami megerősíti a (több mint 20 naptömegű) fekete lyukak új osztályának létezését. "Olyan égitestek ezek, amelyek létezéséről nem is tudtunk azelőtt, hogy a LIGO felfedezte őket" – hangsúlyozta David Shoemaker, az együttműködésben részt vevő Massachusettsi Műszaki Egyetem LIGO-ért felelős szóvivője.

A gravitációs hullámok hasonló változásokat keltenek a téridőben, mint a vízbe dobott kő a víz felszínén. Einstein relativitáselmélete szerint nagy tömegű objektumok mozgásakor keletkeznek. Minél nagyobb a tömeg és a mozgás sebessége, annál nagyobbak a hullámok.

A LIGO két detektora - az egyik Louisiana, a másik Washington államban - ezeket a rezgéseket mutatja ki. Így tudták megfigyelni a mostani esetben a két összeolvadó fekete lyuk utolsó másodpercét. A jel ezúttal gyengébb volt, mint a gravitációs hullámok első észlelésekor, aminek az az oka, hogy az esemény csaknem kétszer olyan távoli volt.

A Ligo washingtoni detektora

LIGO

A LIGO által megfigyelt kozmikus események a tudósok szerint arra utalnak, hogy a nagy tömegű feketelyuk-párok gyakoribbak az eddig véltnél. "Még sok újat fogunk megtudni, izgalmas időszak ez a gravitációshullám-asztrofizikában" - hangsúlyozta a hannoveri Max Planck Intézet igazgatója, Karsten Danzmann.

Kozmikus szinfónia

"Elkezdtünk rendszeresen információt gyűjteni a világegyetemről, amely immár erős gravitációs laboratóriumunkká vált" - mondta Márka Szabolcs, a munkában részt vevő egyik magyar fizikus. A felfedezés kiemelkető jelentőségű, "kezd kozmikus szimfóniává összeállni a fekete lyukak ütközésének rendszeres rögzítése, és egyre közelebb kerülünk ahhoz, hogy megértsük a fekete lyukak ütközésének eredetét, és ezzel felhasználjuk őket az univerzum tanulmányozására".

Márka szerint a következő években megérthetjük majd, hogyan születnek, növekednek és halnak meg fekete lyukak, illetve hogy hol vannak ezek.

Eddig ismert fekete lyukak méretarányos ábrázolása

LIGO/Caltech/MIT/Sonoma State, Aurore Simonnet

Bartos Imre asztrofizikus azt mondta, egyedül a Tejútrendszerben - a mi galaxisunkban - feltételezhetően több mint százmillió fekete lyuk van, és emberöltőnként egy-egy újabb is születik. Kutatásukkal pedig pontosan meghatározható, hogy mikor és hogyan alakult ki a világegyetem. A fekete lyukak akkor keletkeznek, ha a csillagok összeroppannak a saját gravitációs erejük súlya alatt - magyarázta Bartos Imre. Ha valamilyen anyag nagyon sűrűvé válik, akkor a gravitációs ereje annyira megnövekedhet, hogy megakadályozza, hogy bármi - akár a fény is - távozzon belőle. A fekete lyuk csak "beszippant", de el nem enged. "Két fekete lyuk pedig akkor ütközhet össze, ha egymás közelében születnek vagy véletlenül túl közel kerülnek egymáshoz."

Márka Zsuzsa asztrofizikus szerint a mostani felfedezés egyik nagy érdekessége a fekete lyuk megmért tömege és nagy forgási sebessége. "Az eddig más módszerekkel azonosított fekete lyukak tulajdonságai egészen mások. Az általunk most felfedezett fekete lyukak tömege a Nap tömegének húsz-ötvenszerese, kiterjedésük pedig nagyjából Szabolcs-Szatmár-Bereg megye méretű" – mondta.

Mégis mire jó a fekete lyukak megfigyelése?

Arra a kérdésre, hogy mire jó a fekete lyukak tanulmányozása, minden tudós mást mondott. Márka Szabolcs fizikus szerint nagyon fontos tudni, hogy hogyan is működik a világ, amelyben élünk. Ezeknek a kutatásoknak nem csak az a hasznuk, hogy hozzásegítenek az univerzum megértéséhez. A kutatások során a napi gyakorlati életben hasznosítható eredmények is születnek. "Gondoljunk csak a tudomány 'melléktermékeire', a CT-től az MRI-ig, amelyek minden nap életet mentenek" – hangsúlyozta.

Bartos Imre szerint ma a fizika egyik nagy kérdése az, hogy a gravitáció mint erő hogyan illeszthető össze más erőkkel: a nukleáris erőkkel és az elektromágneses erővel. Ezt ma nem lehet mérni, mivel a környezetünkben nincs olyan természeti jelenség, amelyben ezek az erők együttesen lépnek fel. "A fekete lyukak viszont olyan helyek, amelyekben kis térben van nagy gravitációs erő. Ilyen a földi viszonyok közepette nem mérhető" – véli Bartos, aki szerint a fekete lyukak eszközök arra, hogy megismerjük, megértsük az univerzum mozgásait, jelenségeit.

Márka Zsuzsa azt mondta, tapasztalatai szerint a misztikusnak tűnő létezésükön túl az is felkelti az érdeklődést a fekete lyukak iránt, hogy most már tudományosan, kísérletileg is tanulmányozhatók.

Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának Facebook-oldalát.