Gravitační vlna polapená LIGO možná přiletěla z nitra obrovské hvězdy  
Tvrdí to Avi Loeb z Harvardu. Pokud by megahvězda o hmotnosti několika set Sluncí hodně rychle rotovala, tak by se prý její jádro mohlo nejprve zhroutit do dvou černých děr, a až pak do jediné.

 

Jak asi vypadalo zrození gravitačních vln zachycených na LIGO? Kredit: Mark A. Garlick.
Jak asi vypadalo zrození gravitačních vln zachycených na LIGO? Kredit: Mark A. Garlick.

Už to budou dva měsíce od historického ulovení gravitačních vln. Převratný objev projektu LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) stále platí a všichni doufají, že se týmu LIGO vyhne nešťastný osud BICEP2, kteří o zápis do učebnic prozatím přišli. Detekce gravitačních vln ale byla natolik ohromující, že nedá lidem spát. A ve světových médiích se tohle téma neustále vrací. Před pár týdny se objevila pozoruhodná hypotéza, podle které byla událost spojená se vznikem zachycených gravitačních vln ještě dramatičtější, než jsme doufali.

Avi Loeb. Kredit: Kris Snibbe / Harvard.
Avi Loeb. Kredit: Kris Snibbe / Harvard.


Vědci záhy zjistili, že zachycené gravitační vlny velmi pravděpodobně pocházejí ze srážky a splynutí dvou černých děr o hmotnosti 29 a 36 Sluncí. K této srážce mělo dojít ve vzdálenosti 1,3 miliardy světelných let a měla při ní vzniknout díra o hmotnosti 62 Sluncí. Tyto černé díry kolem sebe kroužily ve smrtícím tanci, který spěl k neodvratnému finále. Potud je to sice fantastické, ale pro naše běžné uvažování o osudu černých děr vcelku přijatelné.

Tento scénář ale zřejmě není úplný. Ukázalo se totiž, že pouhé 0,4 sekundy po zachycení dotyčných gravitačních vln polapil vesmírný gamateleskop NASA Fermi výtrysk gama záření. Není sice jasné, jestli spolu tyto dva jevy přímo souvisejí, tým gamateleskopu Fermi ale spočítal, že mohlo jít o náhodu jen s pravděpodobností 0,0022. Čili, je jenom mizivá šance, že by to byla souhra okolností. 

Dvojice detektorů projektu LIGO. Kredit: LIGO Caltech.
Dvojice detektorů projektu LIGO. Kredit: LIGO Caltech.

Jestli spolu ale gravitační vlny a erupce gama záření souvisejí, tak tady máme problém. Nikdo totiž nečekal, že by splynutí dvou černých děr vyvolalo gama záblesk. Naše stávající modely vzniku podobných gama záblesků na splynutí černých vůbec nesedí. Jak poznamenala Valerie Connaughton z týmu teleskopu Fermi, vědci jsou z toho vedle. Když si data prohlédl Avi Loeb z Harvardu, tak dospěl k poměrně divoké hypotéze, s kterou by ale mohl celou situaci vysvětlit.

HiLASE, Dolní Břežany. Kredit: HiLASE.
HiLASE, Dolní Břežany. Kredit: HiLASE.


Loeb tvrdí, že výtrysk gama záření záblesk mohl vzniknout, kdyby se splývající černé díry nevyskytovaly jen tak ve volném kosmickém prostoru, ale naopak uvnitř naprosto gigantické hvězdy. Doopravdového hvězdného behemota o hmotnosti několika set Sluncí. Loebovi to připomnělo těhotnou ženu s dvojčaty. Když by taková hvězdná godzila vyčerpala hvězdné palivo, což by se stalo velice rychle po jejím vzniku, tak by se zhroutila, podobně jako se hroutívají veliké hvězdy. V takovém případě ale obvykle vzniká jenom jediná černá díra.

Nicméně, kdyby prý tahle dost nepředstavitelná hvězda velmi rychle rotovala, tak by odstředivé síly mohly vytvarovat hroutící se jádro megahvězdy do tvaru činky. Pak už si lze jakžtakž představit, že by z takové činky mohly vzniknout dvě černé díry, které by kolem sebe obíhaly velikou rychlostí. Záhy by se zhroutily do jediné černé díry, hroutící se megahvězda by z toho samým nadšením definitivně zkolabovala a do vesmíru by vyletěly nejen gravitační vlny, ale i výtrysk gama záření.

Loeb mnohé ohromil. Dan Maoz z izraelské University v Tel Avivu souhlasí, že jedinou možností, jak vysvětlit signál doprovázející gravitační vlny, zachycený teleskopem Fermi, je obklopit splývající černé díry materiálem o vysoké hustotě. A nejlepší je umístit obě černé díry do útrob megahvězdy. S možností, že by interferometr LIGO mohl zachytit gravitační vlny ze splynutí černých děr v nitru obrovské hvězdy opatrně souhlasí i odborník na laserové technologie Antonio Lucianetti z projektu HiLASE v Dolních Břežanech.

A mnozí také s Loebem nesouhlasí. Tým evropského kosmického gamateleskopu INTEGRAL ((International Gamma Ray Astrophysics Laboratory) navíc zpochybnil Fermiho měření. Prý nešlo o skutečný signál výtrysku gama záření. Loeb se ale nevzdává a navíc očekává, že bychom i v budoucnu mohli zachytit gravitační vlny doprovázené nějakým elektromagnetickým zářením. Čas ukáže, jak to vlastně je.


Video: Black Holes - Avi Loeb


Literatura
NewScientist 16. 2. 2016, arXiv:1602.04735, Wikipedia (First observation of gravitational waves)

Autor: Stanislav Mihulka
Datum: 22.03.2016
Tisk článku

Fyzika - Demo Pavel
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 323 Kč
cena: 303 Kč
Fyzika
Demo Pavel
Související články:

Vítejte ve věku gravitační astronomie     Autor: Stanislav Mihulka (12.02.2016)
Detekce gravitačních vln – první dojmy     Autor: Pavel Bakala (12.02.2016)



Diskuze:

Gravitační vlna polapená LIGO možná přiletěla z nitra obrovské hvězdy

Petr Abrahámek,2016-03-23 14:18:47

Není mi jasná mimo jiné jedna věc. v článku se píše, že splynuly 2 černé díry o hmotnostech 29 a 36 sluncí. Měla přitom vzniknout jedna černá díra o hmotnosti 62 sluncí. Co se stalo s hmotou o hmotností 3 sluncí? V rámci splynutí černých děr snad nedochází k nějaké anihilaci hmoty. Nebo se ta hmota 3 sluncí proměnila v energii gravitačních vln?

Odpovědět


Re: Gravitační vlna polapená LIGO možná přiletěla z nitra obrovské hvězdy

Pavel Riedl,2016-03-23 15:32:38

Ano, klidová energie této hmoty byla vyzářena jako gravitační vlna. Dost podrobně je to probíráno v přednášce Jirky Podolského (https://youtu.be/mhUS9arge94). Zajímavé jsou třeba i detaily technického provedení detektorů (materiály, tlumení, kalibrace). Jsou tam vysvětleny také peaky v grafu citlivosti detektorů (a některé jsou hodně překvapivé, třeba ten na 60 Hz).

Odpovědět

Anton Anton,2016-03-23 08:17:00

...Jestli spolu ale gravitační vlny a erupce gama záření souvisejí, tak tady máme problém. Nikdo totiž nečekal, že by splynutí dvou černých děr vyvolalo gama záblesk. Naše stávající modely vzniku podobných gama záblesků na splynutí černých vůbec nesedí...

Mám vcelku rád nové nekonvenčné nápady, ale tu by som radšej uprednostnil klasické vysvetlenia.
Treba si uvedomiť, že čierné diery priťahujú zo svojho okolia po špirále hmotu. Panujú pri tom také extrémne podmienky, že po špirále rútiaca sa hmota do čiernych dier žiari v rôznych vlnových dĺžkach a teda ak v gama. Ak ešte rotujú a to asi väčšina čierných dier rotuje, majú aj magnetické polia. Zo svojich pólov vyvrhujú jety hmoty, žiarenia do obrovských vzdialeností.
Teda kolidujúce čierné diery môžu mať a väčšinou majú v svojej blízkosti, rýchlo po špirále rútiaci sa disk hmoty, ktorý rôzne žiari.
Označme to disk 1 prvej čiernej diery, disk 2 čiernej diery, alebo disk súčasne obidvoch čierných dier.
Do toho ešte sa môže rútiť cez spoločnú gravitáciu jednej a druhej čiernej diery po špirále hmota teda tretí špiralujúci disk hmoty.
Do toho si zoberme ešte silne magnetické polia 1 čiernej diery, druhej čiernej diery, ktoré splynutím stratia orientáciu, polaritu. Proste časť energie musí niekde prasknúť do gigantického výtrysku a prejaviť sa aj v gama. Ja na tom nevidím nič na počudovanie. V blízkosti splynutia dvoch čierných dier si ide predstaviť a namodelovať veľa extremnych prejavov hmoty ako aj gama žiarenie.

Odpovědět


Re:

Peter M1,2016-03-23 21:03:41

To máš síce pravdu, ale v tomto prípade by to myslím malo žiariť tak nejak kontinuálne, nie len jeden veľký záblesk v okamihu splynutia (alebo veľmi tesne po).

Odpovědět


Re:

Jozef Vyskočil,2016-03-23 21:35:29

Ak je za čiernu dieru považovaná samotná singularita, nie to čo je okolo, tak rotovať nemôže, lebo má nulový polomer.

Odpovědět

Spíš

Mojmir Kosco,2016-03-23 08:15:22

by mne zajímalo zda gravitační vlna fungovala jako schod tj. zda se změnilo gravitační pozadí a zůstalo neměnné ,nebo zda funguje jako vlna tj. měla maximum a potom se vytratila

Odpovědět


Re: Spíš

Hynek Vychodil,2016-03-31 16:43:31

Je to vlna, které postupně roste amplituda i frekvence, jak se obě černé díry k sobě přibližují. Dosáhne maxima a náhle utichne. Převedeno na zvuk to zní takhle https://www.youtube.com/watch?v=TWqhUANNFXw

Odpovědět

Následující formulace je nesmyslná:

Vladimír Wagner,2016-03-22 23:04:37

"Ukázalo se totiž, že pouhé 0,4 sekundy po zachycení dotyčných gravitačních vln polapil vesmírný gama teleskop NASA Fermi výtrysk gama záření. Není sice jasné, jestli spolu tyto dva jevy přímo souvisejí, tým gama teleskopu Fermi ale spočítal, že mohlo jít o náhodu jen s pravděpodobností 0,0022. Čili, je jenom mizivá šance, že by to byla souhra okolností."
To, že spolu tyto jevy souvisí, je spíše nepravděpodobné. Opravdu nikdo netvrdí, že by souhra okolností měla mizivou šanci. Ta pravděpodobnost 0,0022 (tedy 0,22 %) je ocenění týmu Fermi pravděpodobnosti, že Fermi nic nepozoroval a signál v něm byl způsoben statistickou fluktuací či přístrojovou nejistotou. Tedy, že v daném oknu přišel falešný signál takové velikosti. O tom, jaká je pravděpodobnost, že šlo o signál ze stejné události se vůbec nezmiňují. Vzhledem k obrovské nejistotě v určení polohy v obou případech a toho, že signál u teleskopu Fermi byl velmi slabý (takových signálů nemá Fermi zase tak málo), je tato pravděpodobnost spíše velmi malá, i když pochopitelně úplně vyloučena není. V publikacích pak připomínají, že bez dalších pozorování současných signálů z gravitačních a gama detektorů nelze o souvislosti těchto dvou jevů nic říci.
Prví pozorování gravitačních vln je samo o sobě senzační událostí. Opravdu by se neměly vytvářet vymyšlené senzace další, které neexistují. Snižuje to důvěryhodnost všech ostatních informací.

Odpovědět


Re: Následující formulace je nesmyslná:

Radoslav Porizek,2016-03-23 07:04:55

Dakujem za dobry postreh.

Okrem toho, bolo dobre si precitat, coho presne sa ta pravdepodobnost 0.22% tyka.Pretoze pravdepodbonost "suhry okolnosti" rastie s casom (poctom pokusov). Mala by sa teda udavat na jedtku casu (pocet pokusov), napr. ako je pravdepodobne, ze k tajekto suhre dojde napriklad za rok nepretziteho pozorovania.

Suhlasim aj so zaverom: pokusy o senzaciu na ukor pravdivosti su stale intezivnejsie. Vedci sa snazia dostat do medialnej pozornosti za kazdu cenu, iduc pri tom pri fundamentalnej metodologii exaktne vedy.

Odpovědět

..

Jozef Vyskočil,2016-03-22 18:20:58

To zároveň vyzerá na potvrdenie, že gravitačné vlny sa šíria rýchlosťou svetla.

Odpovědět


Re: ..

Jarda Pešek,2016-03-23 10:15:59

Pokud vím, tak to, že se gravitace šíří rychlostí světla, se ví už spoustu let. Dokonce mám dojem, že o tom tady byl před lety článek, jak skupina Německých vědců sledováním Jupitera zjistila, že se gravitace šíří rychlostí světla.

Odpovědět


Re: Re: ..

Marcel Brokát,2016-03-23 19:30:24

S chybou 20%

Odpovědět


Re: Re: ..

Jozef Vyskočil,2016-03-23 21:41:03

Neviem o experimente, ktorým sa potvrdila rýchlosť šírenia gravitačných vĺn, na to ich bolo treba najprv zachytiť.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni