GW150914

Symulacja zdarzenia GW150914

GW150914^[a]^[1] – zdarzenie astronomiczne zarejestrowane przez obserwatorium LIGO. Jest to pierwsze w historii zaobserwowanie zmarszczek czasoprzestrzeni powodowanych przez fale grawitacyjne. Jest ono zarazem potwierdzeniem jednej z najważniejszych konsekwencji ogólnej teorii względności Alberta Einsteina dotyczącej istnienia fal grawitacyjnych, jak również potwierdzeniem teorii o łączeniu się czarnych dziur^[2].

Misja LIGO

Podstawowym celem LIGO jest zaobserwowanie i próba lokalizacji źródeł fal grawitacyjnych, które powodują zmarszczki czasoprzestrzeni, przewidziane przez Alberta Einsteina w ogólnej teorii względności. Według teorii (obecnie potwierdzonej przez obserwacje LIGO), czym większa masa i szybszy ruch, tym zaburzenia przestrzeni większe oraz łatwiejsze do obserwacji przez naziemne detektory typu LIGO. Badanie Wszechświata przy pomocy detektorów fal grawitacyjnych to nowa dziedzina badań astronomicznych oraz uzupełnienie obserwacji prowadzonych poprzez obserwacje promieniowania elektromagnetycznego (w całym zakresie) oraz detektory neutrin. Przez rejestrowanie fal grawitacyjnych możliwa jest obserwacja największych kosmicznych zjawisk: fuzji par gwiazd neutronowych, czarnych dziur lub wybuchów supernowych^[3].

Odkrycie

14 września 2015 roku o godz. 09:50:45 UTC dwa detektory Laserowego Obserwatorium Interferometrycznego Fal Grawitacyjnych – LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory), znajdujące się w Livingston (w stanie Luizjana) i Hanford (w stanie Waszyngton), zarejestrowały fale grawitacyjne powstałe w wyniku zderzenia dwóch czarnych dziur. W czasie 0,2 s sygnał zwiększył częstotliwość z 35 do 250 Hz^[4]. Analiza statystyczna wykazała, że zdarzenie wyróżnia się spośród tła o 5,1 odchylenia standardowego. Po dokonaniu szczegółowej analizy sygnału potwierdzono, że fale pochodziły ze zderzenia dwóch czarnych dziur o masach około 29 i 36 mas Słońca. Do połączenia doszło 1,3±0,6 miliarda lat temu. W wyniku połączenia powstał obiekt o masie około 62 mas Słońca, a około 3 mas Słońca zostało zamienione na energię w postaci fal grawitacyjnych^[5]^[6].

Z ogłoszeniem wyników obserwacji zwlekano do 11 lutego 2016. Powodem był czas potrzebny na dokładną analizę i weryfikację zebranych danych. Ostrożność była spowodowana również dążeniem do uniknięcia sytuacji sprzed dwóch lat, kiedy błędnie zinterpretowano obserwacje i ogłoszono rzekome wykrycie fal grawitacyjnych. W marcu 2014 naukowcy z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics ogłosili zaobserwowanie fal grawitacyjnych przy pomocy teleskopu BICEP (a konkretnie zniekształceń polaryzacji światła pochodzącego z pierwszych chwil po Wielkim Wybuchu, które miały dowodzić istnienia fal grawitacyjnych). Po dokonaniu bardziej szczegółowych analiz okazało się jednak, że zaobserwowane sygnały nie są wynikiem działania fal grawitacyjnych, lecz powoduje je pył w Drodze Mlecznej^[7].

Polski wkład

Wkład do badań nad wykryciem fal grawitacyjnych wnieśli polscy naukowcy pracujący w grupie POLGRAW, będącej członkiem projektu Virgo. Wśród nich było troje naukowców z Obserwatorium Astronomicznego UW: dr Izabela Kowalska zajmowała się analizą danych w ramach grupy poszukującej sygnałów z układów podwójnych obiektów zwartych, prof. Tomasz Bulik i prof. Krzysztof Belczyński zajmowali się badaniem astrofizycznych źródeł fal grawitacyjnych^[8]. W odkryciu uczestniczyła również prof. Dorota Gondek-Rosińska z Instytutu Astronomii Wydziału Fizyki i Astronomii Uniwersytetu Zielonogórskiego^[9].

Kolejne odkrycie

15 czerwca 2016 roku opublikowano drugie odkrycie o nazwie GW151226^[10]. Detekcji dokonano 26 grudnia 2015 roku. Tym razem zaobserwowano efekt zderzenia dwóch czarnych dziur o masach około 14,2 i 7,5 mas Słońca. Do połączenia doszło ok. 1,4 mld lat temu. W wyniku połączenia powstał obiekt o masie około 20,8 mas Słońca, pozostała część masy (około 1 $M_{\odot }$ ) została zamieniona w energię fal grawitacyjnych^[11].

Zobacz też

eLISA

Uwagi

↑ Nazwa jest skrótem od „Gravitational Wave” i daty obserwacji (rr-mm-dd).

Przypisy

↑ Gravitational Wave Detection Heralds New Era. [dostęp 2016-06-19]. (ang.).
↑ Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger. [dostęp 2016-06-19]. (ang.).
↑ About LIGO. [dostęp 2016-06-20]. (ang.).
↑ Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger. „Physical Review Letters”. 116 (6), 2016. DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.061102. (ang.).
↑ Gravitational Waves Detected 100 Years After Einstein’s Prediction. Caltech, 2016-02-11. [dostęp 2016-02-11]. (ang.).
↑ Jennifer Chu: Scientists make first direct detection of gravitational waves. MIT, 2016-02-11. [dostęp 2016-02-11]. (ang.).
↑ Ron Cowen: Gravitational waves discovery now officially dead. [w:] Nature [on-line]. 2015-01-30. [dostęp 2016-04-24]. (ang.).
↑ Odkrycie fal grawitacyjnych. [dostęp 2016-06-19].
↑ Prof. Dorota Gondek-Rosińska z UZ w zespole odkrywców fal grawitacyjnych. „Uniwersytet Zielonogórski: miesięcznik społeczności akademickiej”. Nr 8 (247), listopad 2017, s. 10. Zielona Góra: Uniwersytet Zielonogórski. ISSN 1644-7867.
↑ LIGO Scientific Collaboration and VirgoL.S.C.V. Collaboration i inni, GW151226: Observation of Gravitational Waves from a 22-Solar-Mass Binary Black Hole Coalescence, „Physical Review Letters”, 24, 2016, s. 241103, DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.241103 [dostęp 2016-06-15] .
↑ Data release for event GW151226. losc.ligo.org. [dostęp 2016-06-19]. (ang.).

Linki zewnętrzne

Viewpoint: The First Sounds of Merging Black Holes. [dostęp 2016-06-19]. (ang.).

[1] Nazwa jest skrótem od „Gravitational Wave” i daty obserwacji (rr-mm-dd).

[2] Gravitational Wave Detection Heralds New Era. [dostęp 2016-06-19]. (ang.).

[3] Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger. [dostęp 2016-06-19]. (ang.).

[4] About LIGO. [dostęp 2016-06-20]. (ang.).

[PRL-5] Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger. „Physical Review Letters”. 116 (6), 2016. DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.061102. (ang.).

[caltech_20160211-6] Gravitational Waves Detected 100 Years After Einstein’s Prediction. Caltech, 2016-02-11. [dostęp 2016-02-11]. (ang.).

[mit_20160211-7] Jennifer Chu: Scientists make first direct detection of gravitational waves. MIT, 2016-02-11. [dostęp 2016-02-11]. (ang.).

[8] Ron Cowen: Gravitational waves discovery now officially dead. [w:] Nature [on-line]. 2015-01-30. [dostęp 2016-04-24]. (ang.).

[9] Odkrycie fal grawitacyjnych. [dostęp 2016-06-19].

[10] Prof. Dorota Gondek-Rosińska z UZ w zespole odkrywców fal grawitacyjnych. „Uniwersytet Zielonogórski: miesięcznik społeczności akademickiej”. Nr 8 (247), listopad 2017, s. 10. Zielona Góra: Uniwersytet Zielonogórski. ISSN 1644-7867.

[11] LIGO Scientific Collaboration and VirgoL.S.C.V. Collaboration i inni, GW151226: Observation of Gravitational Waves from a 22-Solar-Mass Binary Black Hole Coalescence, „Physical Review Letters”, 24, 2016, s. 241103, DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.241103 [dostęp 2016-06-15] .

[12] Data release for event GW151226. losc.ligo.org. [dostęp 2016-06-19]. (ang.).

[a]

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]