Šta o Univerzumu otkriva 50 detektovanih događaja gravitacionih talasa.

Upravo sada, dok čitamo, sedimo u učionici, radimo u laboratoriji, vozimo bicikl, letimo avionom, kao deo, jednog od tri entiteta Univerzuma, ljuljamo se na gravitacionim talasima koji deformišu druga dva entiteta, prostor i vreme.

Gravitacioni talasi su deformacija tkiva prostora-vremena izazvana vanredno nasilnim kosmičkim događajima, kao što su ubrzanja supermasivnih objekata i njihovo spiralno padanje jedan u drugi.  Za univerzum su to uobičajeni, skoro dnevni događaji, dok su za nas kataklizmični i dobro je što se dešavaju veoma daleko ali je zbog toga otkrivanje gravitacionih talasa veliki izazov i zahteva veoma sofisticiranu i suptilnu opremu. Za razliku od elektromagnetnih talasa, gravitacioni talasi omogućuju potpuno novi način posmatranja i novi uvid u strukturu kosmosa.

Opservatorije LIGO i Virgo su ažurirale novi „GVTC-2“, katalog događaja gravitacionih talasa. 

Ukupan broj događaja gravitacionih talasa je podeljen po periodima (ciklusima) posmatranja: u O1 periodu je bilo 3 detekcije, u O2 periodu 8 detekcija, a u prvoj polovini O3 perioda 39 detekcija. Od septembra 2015. je bilo 2,5 perioda posmatranja, što je skoro 600 dana, mada u nekoliko dana detektori nisu radili zbog održavanja ili drugih faktora.

GVTC-2 katalog sadrži 50 detekcija gravitacionih talasa, od septembra 2015. uključujući 39 novih signala od sudara crnih rupa ili neutronskih zvezda otkrivenih u prvoj polovini trećeg ciklusa promatranja, O3a, od 1. aprila do 1. oktobra 2019. Ciklus posmatranja O3a je utrostručio broj otkrića. Prva dva posmatranja su zajedno imala 11 otkrivanja koja su predstavljena u katalogu GVTC-1. Novi katalog sadrži najzanimljivije sisteme koji su do sada viđeni i omogućava nova proučavanja astrofizičkih pojava i fundamentalne fizike.

Od prve detekcije gravitacionih talasa opservatorije LIGO i Virgo su povećale svoju osetljivost. Povećanje snage lasera, poboljšana ogledala, korišćenje tehnologije kvantnog istiskivanja omogućilo je detekcije slabijih gravitacionih talasa, iz udaljenijih događaja. Detekcija gravitacionih talasa koja je u početku bila retka postala je skoro nedeljna pojava. Za samo šest meseci 2019. detektovano je 39 događaja gravitacionih talasi: 37 detekcija talasa je došlo iz sudara parova crnih rupa; jedan iz sudaru dve neutronske zvezde; a jedan iz sudara crne rupe i neutronske zvezde.

Plave tačke na grfiku su crne rupe veće mase a narandžaste neutronske zvezde manje mase. Priroda događaja obeleženih belom bojom koji uključuju mase između dve i pet Sunčevih masa, nije sigurna. Strelice povezuju dva objekta sa novonastalim objektom.

Prikupljeni podaci pomažu mapiranju stope učestanosti takvih događaja i proučavanju nastajanja binarnih crnih rupa i njihovog sudara. Vrhunac stope datira od pre oko osam milijardi godina, nakon perioda nastajanja zvezda, koje su se kasnije pretvarale u crne rupe. Rotacija crnih rupa je ključ za razumevanje načina na koji su one počele da kruže jedna oko druge, pre spajanja. U nekim binarnim sistemima crne rupe imaju neusklađene ose rotacije, što ukazuje da su se formirale odvojeno. Drugi binarni sistemi imaju približno poravnate ose rotacije što ukazuje da su dve crne rupe započele svoj život kao binarni zvezdani sistem.

U događajima gravitacionih talasa mogu da se uoče obrasci ili testiraju teorije. Ovim je testirana i potvrđena Ajnštajnova Opšta teorija relativnosti. Spajanja neutronskih zvezda su posebno zanimljiva jer ona osim gravitacionih talasa emituju i svetlost, što je potvrđeno spajanjem neutronskih zvezda, avgusta 2017. Astrofizičari nisu očekivali sudare crnih rupa sa masom većom od 45 masa Sunca. Očekivalo se da nijedna crna rupa neće imati masu između 45 i 135 puta veću od mase Sunca, a u septembru je u sudaru učestvovala crna rupa mase od 85 solarnih masa. Očekivalo se da je najmanja moguća crna rupa ona sa masom oko pet puta većom od mase Sunca, ali jedna crna rupa ima oko tri solarne mase.

Trenutno se analiziraju rezultati iz preostalih pet meseci O3, od novembra 2019. do marta 2020. U međuvremenu, LIGO i Virgo se nadograđuju i pripremaju za četvrtu seriju posmatranja planiranu za sredinu 2022. godine, koja će uključiti i KAGRA detektor u Japanu.

U našoj svesti dok stojimo ispod noćnog neba više ne dominiraju samo optička svetla obližnjih zvezda i planeta. Od skora znamo da se u dubokom tamnom nebu odvijaju intenzivni događaji sudara crnih rupa i neutronskih zvezda koji izazivaju talasanje prostora- vremena. To saznanje o nebu ispunjenom gravitacionim talasima već preoblikuje znanje čovečanstva, ne samo o rođenju i smrti zvezda, već i svojstvima samog univerzuma.

Izvori: LIGO, Nature

SVE JE FIZIKA Miša Bracić

Preporuka za čitanje: