LIGO vidí nejmenší binární díru s černou dírou

LIGO zjistil další sloučení černé díry, čímž se zvýšil součet na pět.

15. listopadu, pět měsíců poté, co vlnky kosmických prostorů poskočily nástroje LIGO, astronomové oznámili detekci svého objevu šesté gravitační vlny, který je pátý po sloučení dvou černých děr. Tato událost, GW170608, pochází ze spojení nejmenších černých děr, které vědci dosud pomocí této techniky „neviděli“.

Tento graf ukazuje pět fúzí černých děr objevených pomocí gravitačních vln, podle jejich hmotnosti na sluncích. Týmy LIGO a Panna obvykle zahrnují v tomto grafu šestou potenciální událost, LVT151012, ale protože síla signálu byla příliš slabá na to, aby byla kvalifikována jako „objev“, jsme ji z této verze odstranili. Týmy však zahrnují LVT151012, když počítají, jak běžná fúze černých děr jsou ve vesmíru.
LSC / LIGO / Caltech / Sonoma State (Aurore Simonnet)

Vlny zasáhly LIGO v 8:01:16 Universal Time 8. června, během druhého pozorovacího běhu projektu (30. listopadu až 25. srpna). Jejich průchod spustil poplach v místě v Livingstonu ve státě Louisiana, ale detektor v Hanfordu ve Washingtonu byl běžně udržován a jeho varovný systém byl vypnut. I při pokračujícím cinkání zjistil interferometr Hanford GW170608.

Přestože byla Evropská observatoř pro pannu v gravitační vlně stále ve fázi uvedení do provozu a událost nepozorovala, tým Virgo přispěl k analýze, která se objevuje v předtiskovém dokumentu na arXiv.org.

Na základě charakteristik signálu oba týmy usoudily, že počáteční černé díry byly zhruba 7 a 12 solárních hmot a vytvořily 18-sluneční sluneční hmotu, která vyzařovala sluneční energii v gravitačních vlnách. Manželství se stalo více než miliarda světelných let. S pouhými dvěma detektory může tým pouze říci, že signál přišel odněkud v obrovském políčku oblohy o rozloze 520 čtverečních stupňů na severní polokouli.

Otáčení finální černé díry je 69% maximální hodnoty, kterou by mohla být - opět odpovídající předpokládané 70% míře pro černé díry, které byly vytvořeny procesem sloučení. Neexistuje ani náznak, že oba počáteční objekty byly na své oběžné dráze divoce nakloněny, když se do sebe spirálovaly.

Nejzajímavější věcí této nejnovější detekce však jsou malé velikosti černých děr. Jsou podobné těm z druhého objevu LIGO, GW151226, který kombinoval objekty asi 8 a 14 solárních hmot a vytvořil tak černou díru 21 sluncí (zbytek byl vyzařován). Tyto počáteční hmoty jsou také podobné černým otvorům objeveným v binárních systémech s hvězdami, které astronomové najdou díky rentgenové záři plynu, které černé díry trhají od svých hvězdných společníků.

To je vzrušující kvůli možnosti tantalizující: Pokud černé díry objevené u LIGO a Panny začnou padat do dvou odlišných hromadných skupin, je možné, že jsou vyrobeny různými způsoby. S dostatkem černých děr - a týmy říkají, že budou muset najít řádově 100 - by mohli astronomové zjistit, odkud každá skupina pochází.

Proč se dozvíme o GW170608 pět měsíců poté, co se to stalo? Týmy byly příliš zaneprázdněny analýzou dvou detekcí na 3 místech od srpna: čtvrtého sloučení černé díry, GW170814, a vůbec prvního sloučení neutronových hvězd, GW170817.

To, co mě lechtalo na papíru - kromě rostoucích důkazů, že černé díry vytvořené fúzí mají podobné otočení, což mi dává trochu trhnutí radostí - byla tato věta na závěr: „S očekávaným zvýšením citlivosti detektoru ve třetí. . . pozorovací běh, plánovaný na konec roku 2018. . . detekce binárních dírek černé díry bude rutinní událostí. “

Dámy a pánové, nyní jsme dospěli k bodu, kdy gravitační vlny ze sloučení černých děr již nejsou velké. Přemýšlejte o tom: vlnky ve struktuře časoprostoru, vyzařující pryč z bizarních gravitačních výmolů uvnitř kterých se fyzika, jak ji známe, rozpadá, se stává rutinní detekcí.

Věda je podivnější než fikce.

Reference: Vědecká spolupráce LIGO a spolupráce panny. “GW170608: Pozorování 19-solární hmoty Binární koalescence černé díry.” Publikováno na arXiv.org 15. listopadu 2017.


Naučte se, jak se mohly první černé díry vytvořit v titulním příběhu Sky & Telescope z ledna 2017.