Sosem látott jelenséget kaptak el a csillagászok: összeolvadt egy fekete lyuk és egy neutroncsillag

A jelenség teljesen új rendszert képvisel, mivel eddig csak kettős feketelyukakból vagy kettős neutroncsillagokból álló rendszerek által sugárzott gravitációs hullámokat észleltek. Ez a felfedezés azokba az összetett mechanizmusokba enged betekintést, amelyek az extrém és ritka asztrofizikai eseményeket előidézhették, és a korábbi Virgo- és LIGO-észlelésekkel együtt egy még fel nem térképezett kozmikus tájat nyitnak meg előttünk – hangsúlyozzák a tudósok.

A Virgo, a LIGO és a KAGRA tudományos együttműködésekben dolgozó kutatóknak sikerült olyan kettős rendszereket megfigyelniük, amelyek egy fekete lyukból és egy neutroncsillagból (NSBH) állnak: 2020 januárjában két olyan rendszer gravitációhullám-jelét észlelték, amelyekben egy fekete lyuk és egy körülötte keringő neutroncsillag olvadt össze egyetlen objektummá – a részletek a The Astrophysical Journal Letters című folyóiratban közölt tanulmányban olvashatók. (Cikkünk nyitóképén a jelenség művészi ábrázolása látható.)

Ezeknek a vegyes rendszereknek a létezését a csillagászok már több évtizeddel ezelőtt megjósolták, de eddig soha nem figyelték meg kellő bizonyossággal, sem elektromágneses, sem gravitációs jelek révén.

A tavaly januárban észlelt gravitációshullám-jelek értékes információkat hordoznak a rendszerek fizikai jellemzőiről, például a két NSBH-pár tömegéről és távolságáról, valamint azokról a mechanizmusokról, amelyek a kettőst létrehozták és a komponensek összeolvadásához vezettek.

A jel elemzése megmutatta, hogy a GW200105-eseményt létrehozó fekete lyuk és neutroncsillag tömege körülbelül 8,9-szerese, valamint 1,9-szerese Napunk tömegének. Egyesülésük 900 millió évvel ezelőtt történt, több százmillió évvel azelőtt, hogy az első dinoszauruszok megjelentek a Földön. A Virgo és a LIGO tudósai úgy becsülik, hogy a GW200115-eseményt létrehozó fekete lyuk nagyjából 5,7 naptömegű, a neutroncsillag 1,5 naptömegű volt, és hogy majdnem egymilliárd évvel ezelőtt egyesültek.

"Bizonyítékokat nyertünk arra, hogy műszereink érzékenysége már meghaladja az ilyen rendszerek felderítéséhez szükséges küszöböt. Így azt várjuk, hogy ez a következő megfigyelési időszakokban rutinszerűvé válhat" – jelentette ki Giancarlo Cella, a Virgo adatelemzési koordinátora.

"Az olyan kompakt kettős rendszerek, amelyek legalább egyik komponense neutroncsillag, nemcsak a relativisztikus asztrofizikai objektumokra vonatkozó ismereteinket bővítik, hanem kivételes lehetőséget nyújtanak az extrém nagy sűrűségű maganyag és a gravitáció kapcsolatának tanulmányozására is. A kompakt csillagok olyan megfigyelhető makroszkopikus fizikai jellemzőiből, mint a tömegük és sugaruk, következtethetünk a mikrofizikai tulajdonságaikra. A rövid idejű áthaladás során, mikor a neutroncsillag megközelíti a fekete lyukat, az árapályerők deformálják a csillagot és úgynevezett r-módusú rezgéseket gerjesztenek. Ezek saját, tipikusan hosszú időtartamú gravitációshullám-jeleket bocsájtanak ki és csatolódnak a kompakt kettős jeléhez. Így a frekvenciájuk segítségével jellemzett rezgések a csillagok szerkezetéről is információkat kódolnak a gravitációshullám-jelbe" – kommentálta a bejelentést Barta Dániel, a Wigner Fizikai Kutatóközpont tudományos munkatársa és a Virgo együttműködés tagja.

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