Przejdź do treści

Każdego roku naukowcy nie zauważają 2 mln zjawisk łączenia się czarnych dziur

Wizja artystyczna szumu tła fal grawitacyjnych przenikających Wszechświat.

W ubiegłym roku w zaawansowanej sieci detektorów fal grawitacyjnych LIGO-Virgo zaobserwowano dane z 35 łączących się czarnych dziur i gwiazd neutronowych. Świetny wynik – ale co przegapili naukowcy? Według dr. Rorya Smitha z ARC Center of Excellence in Gravitational Wave Discovery na Monash University w Australii – prawdopodobnie są tam kolejne 2 mln zdarzeń fal grawitacyjnych, pochodzących z łączących się czarnych dziur – para czarnych dziur co 200 sekund i para gwiazd neutronowych co 15 sekund, których naukowcy nie wychwytują.

Dr Smith i jego koledzy opracowali metodę wykrywania obecności tych słabych zdarzeń, które do tej pory pozostawały niezauważone, bez konieczności wykrywania każdego z nich indywidualnie.

Metoda – która jest obecnie testowana przez społeczność LIGO – „oznacza, że możemy być w stanie spojrzeć o ponad 8 mld lat świetlnych dalej, niż obecnie. Daje nam to migawkę tego, jak wyglądał wczesny Wszechświat, a jednocześnie zapewnia spojrzenie w ewolucję Wszechświata” – powiedział dr Smith.

W artykule opublikowanym niedawno w czasopiśmie "Royal Astronomical Society" szczegółowo opisano, w jaki sposób badacze zmierzą właściwości fal grawitacyjnych z milionów nieobserwowanych zdarzeń łączenia się czarnych dziur.

Łączące się układy podwójne czarnych dziur uwalniają ogromne ilości energii w postaci fal grawitacyjnych i są obecnie rutynowo wykrywane przez zaawansowaną sieć detektorów LIGO-Virgo. Według współautora pracy, Erica Thrane'a z OzGrav-Monash, fale grawitacyjne, generowane przez pojedyncze połączenie się układu podwójnego czarnych dziur, „niosą informacje o czasoprzestrzeni w najbardziej ekstremalnych środowiskach Wszechświata. Poszczególne obserwacje fal grawitacyjnych śledzą ewolucję gwiazd, gromad gwiazd i galaktyk” – powiedział.

„Łącząc informacje z wielu zdarzeń związanych z fuzjami, możemy zacząć rozumieć otoczenie, w którym żyją i ewoluują gwiazdy oraz co powoduje, że w końcu stają się czarnymi dziurami. Im dalej widzimy fale grawitacyjne z tych połączeń, tym młodszy był Wszechświat, kiedy powstały. Możemy prześledzić ewolucję gwiazd i galaktyk w czasie kosmicznym, aż do okresu, gdy Wszechświat miał ułamek obecnego wieku.”

Naukowcy mierzą właściwości populacji łączących się czarnych dziur, takie jak rozkład mas czarnych dziur. Zdecydowana większość zwartych układów podwójnych łączących się czarnych dziur wytwarza fale grawitacyjne, które są zbyt słabe, aby uzyskać jednoznaczne wykrycie – tak więc w naszych obserwatoriach brakuje ogromnej ilości informacji.

„Ponadto, wyciągnięte wnioski na temat populacji czarnych dziur mogą być podatne na "fałszywą selekcję" z uwagi na fakt, że widzimy tylko garść najgłośniejszych, najbliższych układów. Fałszywa selekcja oznacza, że możemy uzyskać migawkę czarnych dziur zamiast pełnego obrazu” – ostrzegł Smith.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej informacji:
Every year 2 million black hole mergers are missed - Australian scientists work out how to detect them revealing a lost 8 billion light years of universe evolution

Źródło: OzGrav

Na ilustracji: Wizja artystyczna szumu tła fal grawitacyjnych przenikających Wszechświat. Źródło: Carl Knox, OzGrav/Swinburne.