Sciencemag.cz
Doporučujeme
Astrofyzici dosud detekovali gravitační vlny pouze z fúzí binárních systémů – ze splynutí dvou černých děr, dvou neutronových hvězd, nebo jejich kombinace. Gravitační vlny původem z jediného zdroje se dosud zachytit nepodařilo.
Nyní vědci z Northwestern University (vedoucí studie Ore Gottlieb) navrhují podívat se za tímto účelem na nový typ prostředí: turbulentní, energetické kokony trosek, které obklopují umírající hmotnější hvězdy. Výzkumníci vůbec poprvé pomocí nejmodernějších simulací prokázali, že tyto kokony mohou vyzařovat gravitační vlny. A na rozdíl od výtrysků gama záření by gravitační vlny z kokonů měly být v pásmu frekvencí, které dokáže detekovat laserový interferometr gravitačních vln LIGO (Poznámka: Proč se porovnává s gama zářením? Zřejmě proto, že při hledání jednotlivých zdrojů gravitačních vln se nejčastěji zkoumají právě výtrysky gama záření nebo supernovy. Supernovy jsou však spíše sférické a symetrické, sférické exploze nemění vyvážené rozložení hmoty ve hvězdě tak, aby vyzařovaly silnější gravitační vlny. A záblesky gama záření zase trvají desítky sekund, takže jejich frekvence je velmi malá – nižší než frekvenční pásmo, na které je citlivý LIGO, uvádí pak studie dále.)
O. Gottlieb a jeho spolupracovníci použili k provedení studie nové simulace k modelování kolapsu velmi hmotné hvězdy. Když se tyto hvězdy hroutí do černých děr, mohou vytvářet silné výtrysky částic (jety), které se pohybují rychlostí blízkou rychlosti světla. Vědci modelovali tento proces od okamžiku, kdy se hvězda začne hroutit do černé díry, až po únik výtrysku. Když výtrysky narazí do kolabujících vrstev umírající hvězdy, podle simulací se kolem nich vytvoří bublina – to je právě onen již několikrát zmíněný „kokon“. Tyto bubliny představují turbulentní místa, kde se horké plyny a úlomky hmoty náhodně mísí a expandují do všech směrů od výtrysku. Jak energetická bublina z výtrysku zrychluje, deformuje časoprostor a měla by vytvářet pozorovatelné gravitační vlny (poznámka PH: přeloženo z původní tiskové zprávy, subjektivně mi toto místo srozumitelné moc není).
„Jet začíná hluboko uvnitř hvězdy a pak se provrtává ven,“ uvádí O. Gottlieb. „Je to, jako když vrtáte díru do zdi. Otáčející se vrták naráží do zdi a ze zdi se vysypou úlomky. Vrták dodává tomuto materiálu energii. Podobně tryska prorazí hvězdu, čímž se materiál hvězdy zahřeje a vysype se ven. Tyto úlomky tvoří horké vrstvy kokonu.“
Vývoj výtrysku a kokonu od zrození při kolapsu do černé díry až po vymanění se z hvězdy. Kredit: Ore Gottlieb/CIERA/Northwestern University
360stupňový pohled na kokon umírající hvězdy. Kredit: Ore Gottlieb/CIERA/Northwestern University
Zdroj: Northwestern University / Phys.org
Napadá mě otázka, pokud jsou jety tak energické, že proráží slupky hvězdy, je možné, že těžké prvky mohou vznikat i tímto způsobem? Samozřejmě, jakožto laik jsem si představil, jak tlak záření vytvoří podmínky pro vznik dvou superrychlých a malých černých děr, což je nejspíš blbost. Ale pokud má jet uniknout od jádra hvězdy, pak nutně musí vytvořit tlak záření vyšší, než je ve slupkách hvězdy, takže by tam mohly vznikat prvky těžší jak železo.