Vedcom sa podarilo vyvinúť špeciálnu metódu sledovania gravitačných vĺn pochádzajúcich z binárnych fúzií aj tých najvzdialenejších čiernych dier a neutrónových hviezd. Schopnosť ich zachytenia umožní pozrieť sa do histórie vesmíru oveľa hlbšie, ako sme bolí doposiaľ schopní.

Portál Phys upozornil na výskum vedcov z austrálskeho výskumného centra ARC Centre of Excellence in Gravitational Wave Discovery (OZGRAV), ktorým sa podarilo vyriešiť problémy spojené s pozorovaním gravitačných vĺn z udalostí, ako sú fúzie čiernych dier či neutrónových hviezd. Ich metóda, ktorú publikovali v žurnále MNRAS, umožňuje nahliadnuť do hlbšej histórie vesmíru o 8 miliárd svetelných rokov.

Pri sledovaní gravitačných vĺn vedcom unikalo množstvo fúzií

V minulom roku pokročilá sieť detektorov gravitačných vĺn LIGO–VIRGO zaznamenala údaje z 35 fúzií čiernych dier a neutrónových hviezd. Išlo o skvelý výsledok, ktorému ale niečo chýbalo.

Podľa autora štúdie Dr. Roryho Smitha z OZGRAV je pravdepodobné, že okrem zachytených gravitačných vĺn existujú ďalšie 2 milióny udalostí vyplývajúcich z fúzií čiernych dier alebo neutrónových hviezd, ktoré sa vedcom nedarí zachytiť.

Zobraziť celú galériu (3)

Umelecký pohľad na binárnu fúziu čiernych dier produkujúcu gravitačné vlny. Zdroj:

V prípade gravitačných vĺn tak ide o udalosti, ako sú fúzie párov čiernych dier, ktoré sa spájajú do jednej každých 200 sekúnd a rovnako tak párov neutrónových hviezd spájajúcich sa každých 15 sekúnd.

Smith a jeho kolegovia z univerzity Monash preto vyvinuli metódu na objavenie prítomnosti týchto udalostí, ktoré boli voči pôvodne zachyteným udalostiam slabšie na pozadí a k dnešnému dňu zostali bez povšimnutia.

Nová metóda, ktorá poskytne množstvo informácií o vývoji vesmíru

Nová špeciálna metóda umožní vedcom detegovať vyššie popísané udalosti bez toho, aby museli pozorovať každú jednu osobitne. Jej existencia znamená, že budeme schopní „pozerať sa o viac ako 8 miliárd svetelných rokov ďalej“ do histórie vesmíru, ako sme v súčasnosti schopní sledovať. „Poskytne nám to rýchlu snímku toho, ako vyzeral počiatočný vesmír a zároveň poskytne informácie o vývoji vesmíru,“ uviedol Smith.

Zobraziť celú galériu (3)

James Josephides, Swinburne University of Technology

Binárne fúzie čiernych dier uvoľňujú obrovské množstvo energie vo forme gravitačných vĺn, ktoré je možné detegovať pokročilou sieťou detektorov LIGO-Virgo.

Podľa spoluautora štúdie Erica Thraneho z OzGrav-Monash tieto gravitačné vlny generované jednotlivými binárnymi fúziami prenášajú informácie o časopriestore a jadrovej hmote v najextrémnejších prostrediach vesmíru. Jednotlivé pozorovania gravitačných vĺn tak sledujú vývoj hviezd, hviezdnych zhlukov a galaxií.

„Zhromažďovaním informácií z mnohých fúzií môžeme začať lepšie chápať prostredie, v ktorom hviezdy existujú a vyvíjajú sa, a čo spôsobuje ich eventuálny osud vo forme čiernych dier.

Čím vzdialenejšie gravitačné vlny z týchto fúzií vidíme, tým viac bol vesmír mladší keď boli sformované. Môžeme sledovať vývoj hviezd a galaxií naprieč kozmickým časom až do obdobia, keď mal vesmír iba zlomkom svojho súčasného veku,“ uviedol Thrane.

Prvé zaujímavé výsledky priebehu niekoľkých rokov

Vedci častokrát merajú populačné vlastnosti binárnych fúzií čiernych dier, ako je napríklad distribúcia hmoty čiernych dier. Prevažná väčšina kompaktných binárnych fúzií vytvára gravitačné vlny, ktoré sú príliš slabé, aby umožňovali ich jednoznačnú detekciu, takže naše observatóriá v súčasnosti vynechávajú obrovské množstvo informácií.

„Závery týkajúce sa populácie čiernych dier môžu byť citlivé na „výberové vychýlenie“ vzhľadom na skutočnosť, že vidíme iba hŕstku najsilnejších a najbližších systémov. Výberové vychýlenie znamená, že môžeme získať iba rýchlu snímku týchto čiernych dier namiesto ich úplného obrazu,“ varoval Dr. Smith.

Metóda, ktorú vypracovali Smith a Thrane to však môže konečne zmeniť a značne obohatiť naše poznanie vesmíru. Aktuálne je metóda testovaná v praxi za pomoci detektorov LIGO-VIRGO, pričom podľa Smitha sa predpokladá, že program, ktorý ju naplno využije, bude plne funkčný v priebehu niekoľkých rokov.