Sciencemag.cz
Doporučujeme
Při zániku rychle rotujících hvězd, jejichž hmotnost je 15 až 20krát větší než v případě Slunce, vznikají gravitační vlny. Po vyčerpání paliva tyto hvězdy implodují a následně explodují (kolapsar). Zůstane po nich černá díra obklopená rozsáhlým diskem zbytků materiálu, který pak rychle padá dovnitř. Událost trvá jen několik minut, deformuje okolní prostor a vytváří gravitační vlny, které se šíří vesmírem.
Pomocí nových simulací vědci nyní došli k závěru, že tyto gravitační vlny by mohly být detekovatelné i stávajícími přístroji, jako je observatoř Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), která v roce 2015 provedl první přímé pozorování gravitačních vln z fúzujících černých děr.
V současné době jediné zdroje gravitačních vln, které jsme dokázali zaznamenat, pocházejí ze splynutí dvou kompaktních objektů – neutronových hvězd nebo černých děr. Nedokážeme ale zachytit také gravitační vlny z nějakých „neslučujících se“ zdrojů? Kolapsary by v tomto mohly být právě nadějným příkladem, uvádí hlavní autor studie Ore Gottlieb z newyorského Flatiron Institute.
Vědci simulovali podmínky – včetně magnetických polí a rychlosti ochlazování -, které nastávají po kolapsu masivní rotující hvězdy. Simulace ukázaly, že kolabující hvězdy mohou vytvářet gravitační vlny dostatečně silné na to, aby byly viditelné ze vzdálenosti asi 50 milionů světelných let. Tato vzdálenost je méně než desetina detekovatelného dosahu silnějších gravitačních vln vznikajících při splynutí černých děr nebo neutronových hvězd, ale stále by šlo o silnější signál, než produkovala jakákoli dosud simulovaná událost bez fúze.
Když se dva kompaktní objekty chystají splynout, pohybují se na těsné oběžné dráze, která při každém oběhu vytváří gravitační vlny. Tento rytmus téměř identických vln zesiluje signál na úroveň, kterou dokážeme detekovat stávajícími přístroji. Nové simulace nicméně ukázaly (mají ukazovat), že rotující disky kolem kolabujících hvězd mohou také vyzařovat gravitační vlny, které se společně zesilují. Nejenže by předpokládaný signál z kolabujících disků měl být dostatečně silný na to, aby jej LIGO a další observatoře zaznamenat, ale provedené výpočty naznačují, že několik takových událostí by se již mohlo nacházet ve stávajících souborech dat.
Vědci mohou prozkoumat historická data a zjistit, zda se nějaké události podobají té, kterou simulovali Gottlieb a jeho kolegové. Vzhledem k rozmanitosti hvězd, z nichž každá má potenciálně jedinečný signál, je však nalezení shody s jedním ze simulovaných signálů spíš nepravděpodobné. Další strategií je použít jiné signály z událostí blízkých kolapsu hvězdy – například supernovy nebo záblesky záření gama, které jsou emitovány během kolapsu hvězdy – a poté prohledat archivy dat, zda v dané oblasti oblohy nebyly ve stejnou dobu detekovány gravitační vlny.
Ore Gottlieb et al, In LIGO’s Sight? Vigorous Coherent Gravitational Waves from Cooled Collapsar Disks, The Astrophysical Journal Letters (2024).
Zdroj: Simons Foundation / Phys.org, přeloženo / zkráceno
