LIGO bude moci detekovat i 1000 gravitačních vln ročně
11.7.2016, Jan Vítek, aktualita
Velké pozdvižení vyvolalo letos v zimě detekování gravitačních vln, což se podařilo asi 100 let po jejich předpovězení Einsteinem. Nyní to vypadá, že observatoř LIGO bude moci po svém vylepšení detekovat takové vlny velice často.
V únoru byla díky datům ze zařízení Laser Interferometer Gravitational wave Observatory (LIGO) potvrzena existenci gravitačních vln, přičemž druhé potvrzení přišlo minulý měsíc. Vědci obsluhující LIGO a zpracovávající jeho data nyní oznámili, že až toto zařízení dosáhne své plné citlivosti, budou detekovat kolem 1000 gravitačních vln ročně. To se má stát do roku 2020.
A jak na takové číslo vědci přišli? Rozebrali si základní model vývoje vesmíru, v němž se brzy po velkém třesku začaly tvořit první hvězdy. Zde začínají jejich modely, které sledují vývoj těchto hvězd, mezi něž patří také množina binárních hvězd. Ty se časem přemění v rovněž binární černé díry, jež se začnou po spirále blížit k sobě, aby se nakonec srazily a "zčeřily časoprostor" vytvořením gravitačních vln. Taková událost se musí stát dostatečně blízko Zemi, aby ji LIGO mohlo zachytit a právě dle vytvořených modelů bylo určeno, že bude možné detekovat zmíněné množství gravitačních vln ročně, jak uvedl Daniel Holz, fyzik z University of Chicago.
Modely počítají s tím, že hvězdy o hmotnosti cca 25 Sluncí a méně netvoří černé díry. Ty hmotnější vytvoří spíše neutronovou hvězdu a jiné, jako třeba naše Slunce, se změní v bílé trpaslíky. Hvězdy o hmotnosti více než 25 Sluncí vytvoří černou díru, která při svém vzniku odfoukne většinu materiálu, takže má ve výsledku třeba jen pětinásobek hmotnosti Slunce. Holz uvádí, že takových černých děr v binárních systémech je spousta, ale jejich kolize LIGO detekuje hůře, a tak musí taková událost nastat relativně blízko.
Pak tu jsou rovněž často se vyskytující středně velké binární černé díry o hmotnosti 20 až 60 Sluncí. Právě to je cílová oblast pro LIGO, které může detekovat vlny vzniklé jejich srážkou z velkých vzdáleností, a to i tisíců megaparseků (Mpc). Pro srovnání, Galaxie v Andromedě je od nás vzdálena 0,78 Mpc. Nakonec tu jsou masivní černé díry, jichž je jednak v binárních systémech málo a navíc je frekvence výsledných gravitačních vln za možnostmi LIGO (respektive "pod" možnostmi, neboť je příliš nízká).
Zařízení LIGO umístěná v Hanfordu (Washington) a Livingstonu (Louisiana) jsou momentálně vypnuta, neboť se pracuje na jejich vylepšení a opět by měla začít pracovat v září. Do roku 2020 ale budou provedeny další úpravy, které navýší výkon laserů, což zvýší celkovou citlivost detektoru gravitačních vln. To má společně se zaměřením detektoru na potenciálně bohatý zdroj gravitačních vln zajistit, aby se z jejich detekce stala rutina. LIGO bylo přitom původně navrženo pro sledování srážek neutronových hvězd, neboť v té době byly binární černé díry spíše teoretické než potvrzený fakt. První binární neutronová hvězda byla přitom objevena v roce 1974 (z páru byla jedna viditelná jako pulsar), za což dostali Joseph Taylor a Russell Hulse Nobelovu cenu. Až v roce 2003 byla pak objevena binární neutronová hvězda sestávající ze dvou pulsarů a dnes víme o šesti systémech s binární neutronovou hvězdou, které se nachází v naší galaxii. Takové systémy jsou tak v porovnání s binárními černými děrami vzácné a LIGO je navíc schopné detekovat jejich srážku jen do vzdálenosti nějakých 300 milionů světelných let, přičemž první jím zachycené gravitační vlny měly původ v asi čtyřnásobně vzdálené oblasti.
Holz se tak se svými kolegy může těšit na mnoho dalších pozorování a jak doufá, ta přinesou další odpovědi na jejich otázky, například o vlastní rotaci černých děr nebo vůbec o tom, jak se rodí a umírají hvězdy.
Zdroj: Astronomy
A jak na takové číslo vědci přišli? Rozebrali si základní model vývoje vesmíru, v němž se brzy po velkém třesku začaly tvořit první hvězdy. Zde začínají jejich modely, které sledují vývoj těchto hvězd, mezi něž patří také množina binárních hvězd. Ty se časem přemění v rovněž binární černé díry, jež se začnou po spirále blížit k sobě, aby se nakonec srazily a "zčeřily časoprostor" vytvořením gravitačních vln. Taková událost se musí stát dostatečně blízko Zemi, aby ji LIGO mohlo zachytit a právě dle vytvořených modelů bylo určeno, že bude možné detekovat zmíněné množství gravitačních vln ročně, jak uvedl Daniel Holz, fyzik z University of Chicago.
Modely počítají s tím, že hvězdy o hmotnosti cca 25 Sluncí a méně netvoří černé díry. Ty hmotnější vytvoří spíše neutronovou hvězdu a jiné, jako třeba naše Slunce, se změní v bílé trpaslíky. Hvězdy o hmotnosti více než 25 Sluncí vytvoří černou díru, která při svém vzniku odfoukne většinu materiálu, takže má ve výsledku třeba jen pětinásobek hmotnosti Slunce. Holz uvádí, že takových černých děr v binárních systémech je spousta, ale jejich kolize LIGO detekuje hůře, a tak musí taková událost nastat relativně blízko.
Pak tu jsou rovněž často se vyskytující středně velké binární černé díry o hmotnosti 20 až 60 Sluncí. Právě to je cílová oblast pro LIGO, které může detekovat vlny vzniklé jejich srážkou z velkých vzdáleností, a to i tisíců megaparseků (Mpc). Pro srovnání, Galaxie v Andromedě je od nás vzdálena 0,78 Mpc. Nakonec tu jsou masivní černé díry, jichž je jednak v binárních systémech málo a navíc je frekvence výsledných gravitačních vln za možnostmi LIGO (respektive "pod" možnostmi, neboť je příliš nízká).
Zařízení LIGO umístěná v Hanfordu (Washington) a Livingstonu (Louisiana) jsou momentálně vypnuta, neboť se pracuje na jejich vylepšení a opět by měla začít pracovat v září. Do roku 2020 ale budou provedeny další úpravy, které navýší výkon laserů, což zvýší celkovou citlivost detektoru gravitačních vln. To má společně se zaměřením detektoru na potenciálně bohatý zdroj gravitačních vln zajistit, aby se z jejich detekce stala rutina. LIGO bylo přitom původně navrženo pro sledování srážek neutronových hvězd, neboť v té době byly binární černé díry spíše teoretické než potvrzený fakt. První binární neutronová hvězda byla přitom objevena v roce 1974 (z páru byla jedna viditelná jako pulsar), za což dostali Joseph Taylor a Russell Hulse Nobelovu cenu. Až v roce 2003 byla pak objevena binární neutronová hvězda sestávající ze dvou pulsarů a dnes víme o šesti systémech s binární neutronovou hvězdou, které se nachází v naší galaxii. Takové systémy jsou tak v porovnání s binárními černými děrami vzácné a LIGO je navíc schopné detekovat jejich srážku jen do vzdálenosti nějakých 300 milionů světelných let, přičemž první jím zachycené gravitační vlny měly původ v asi čtyřnásobně vzdálené oblasti.
Holz se tak se svými kolegy může těšit na mnoho dalších pozorování a jak doufá, ta přinesou další odpovědi na jejich otázky, například o vlastní rotaci černých děr nebo vůbec o tom, jak se rodí a umírají hvězdy.
Zdroj: Astronomy
