Co skrývá gravitační šum vesmíru?  
Vesmír je vyplněný šepotem mnoha milionů gravitačních signálů ze srážek černých děr a neutronových hvězd, které jsou natolik slabé, že je nedokážeme rozlišit jako jednotlivé události. Mohli bychom ale těžit data z tohoto šumu jako celku a získat tak cenné informace z mladého vesmíru.
Gravitační vlny prosakují vesmírem. Kredit: Carl Knox, OzGrav/Swinburne University of Technology.
Gravitační vlny prosakují vesmírem. Kredit: Carl Knox, OzGrav/Swinburne University of Technology.

V loňském roce 2019, kdy pandemie byly jen zašlou vzpomínkou, ulovila síť detektorů gravitačních vln Advanced LIGO-VIRGO celkem 35 událostí se splývajícími černými děrami a neutronovými hvězdami. To je samozřejmě cool. Jak ale trefně podotýká Rory Smith z výzkumného centra ARC Centre of Excellence in Gravitational Wave Discovery australské Monash University – otázkou je, kolik takových událostí jsme loni propásli.

 

Rory Smith. Kredit: OzGrav.
Rory Smith. Kredit: OzGrav.

Podle Smithe jich nebylo právě málo. Asi tak dva miliony. Odhaduje, že se ve vesmíru v našem širokém okolí srazí dvojice černých děr hvězdných velikostí v průměru každých 200 sekund a dvojice neutronových hvězd dokonce každých 15 sekund. To je všudypřítomný gravitační šepot, který vyplňuje celý vesmír. Smith s kolegy vyvinuli postup, s jehož pomocí je možné vytěžit z tohoto gravitačního šumu zajímavá data.

 

Jak uvádí Smith, díky této metodě, kterou momentálně testuje tým experimentu LIGO, můžeme „vidět“ gravitační signál z mnohem hlubšího vesmíru. Dohlédne o 8 miliard světelných let, nežli to dovedou současné postupy. To nám podle Smithe otevírá dveře do gravitačních událostí mladého vesmíru, kde se udála spousta zajímavých věcí.

 

Události, při nichž splývají černé díry, uvolní do okolního vesmíru nezměrné množství energie, v podobě gravitačních vln. Tyto vlny pak nesou informaci o časoprostoru a hmotě v nejvíce extrémních prostředích vesmíru. Když detekujeme jednotlivé gravitační vlny, tak z nich můžeme vyčíst úžasné věci.

 

Moře gravitačních signálů. Kredit: Carl Knox, OzGrav/Swinburne University of Technology.
Moře gravitačních signálů. Kredit: Carl Knox, OzGrav/Swinburne University of Technology.

Vše ale nasvědčuje tomu, že naprostá většina takových událostí vytváří tak slabé gravitační vlny, že je se soudobými detektory nedokážeme zachytit jako jednotlivé signály. Tím nám utíká mezi prsty ohromné množství informace. Další problém je podle Smithe v tom, že v tuto chvíli detekujeme jen ty nejbližší a „nejhlasitější“ gravitační události. To nám nevyhnutelně zkresluje pohled na divoký svět srážek gravitačních monster.

 

Pokud se nám povede vytěžit data z moře gravitačních vln, tak bychom se mohli dozvědět pozoruhodné věci o prostředí, v němž se rodí, září a opět zanikají hvězdy. Bylo by to fantastické. Obzvláště zajímavé by měly být takové údaje z velice mladého vesmíru, kdy hvězdy a galaxie teprve vznikaly. Pokud se nová metoda analýzy gravitačního šumu v testech na systému Advanced LIGO-VIRGO osvědčí, tak by se za pár let mohl spustit celý nový program pozorování gravitačního vesmíru.

 

Video: Cosmic collisions - Learning about black holes and neutron stars

 

Literatura

ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery 18. 6. 2020.

Datum: 21.06.2020
Tisk článku

Co se děje se světem? - Cílek Václav
 
 
cena původní: 298 Kč
cena: 250 Kč
Co se děje se světem?
Cílek Václav
Související články:

První detekce gravitačních vln ze splynutí neutronových hvězd     Autor: Vladimír Wagner (16.10.2017)
Z vesmírného šumu bychom mohli vytáhnout spoustu skrytých černých děr     Autor: Stanislav Mihulka (14.04.2018)
Vesmír si zřejmě pamatuje každou gravitační vlnu, co provlní časoprostorem     Autor: Stanislav Mihulka (11.05.2019)
Zaznamenáváme stále více gravitačních vln     Autor: Vladimír Wagner (28.05.2019)



Diskuze:

Frekvence srážek

Jan Novák9,2020-06-22 09:18:47

Odhadovaná frekvence srážek se mi zdá nějaká vysoká. Hvězdy se každých pár vteřin nesráží, znamená to tedy že ve viditelném vesmíru je mnohonásobně víc neutronových hvězd a černých děr než "normálních" hvězd?

Odpovědět


Re: Frekvence srážek

Zita Šustová,2020-06-22 10:29:13

Ani mě se to nezdá, že by se v průměru každých 200 sekund srazila dvojice černých hvězd ( dokonce v blízkém okolí ) a neutronových hvězd dokonce každých 15 sekund…,to by byl vesmír za 12 miliard let přecpaný energií ( 5% z každé srážky přírůstek energie do prostoru ) z těchto kolizí až by praskal ve švech. Hold kde autoři nemají matematikujako jí má pan Brož, tam blábolí bláboly.

Odpovědět


Re: Re: Frekvence srážek

Ladislav Truska,2020-06-23 23:05:31

já jsem tedy měl z fyziky čtyřku.., ale tak nějak se domnívám, že je nějaký chytrý zákon o zachování čehokoliv, díky kterému nikdy vesmír nebude přecpaný energií...

Odpovědět

Nejen síla signálu

Michal Kejík,2020-06-21 18:45:30

Citlivost detektoru gravitačních vln není jediným limitem. Dalším je rozsah frekvencí, který detektor dokáže registrovat. Současné detektory jsou vhodné pro detekci srážek černých děr hvězdné velikosti či neutronových hvězd. Při srážkách středních a velkých černých děr je kmitočet gravitačních vln podstatně nižší a současné detektory je nezachytí. Mj. proto se vyvíjejí družicové detektory LISA / eLISA, které by měly tyto frekvence zachytit.
Další věc je odlišení vlastního šumu přístroje / soustavy přístrojů od reálného "gravitačního šumu" z vesmíru, což autoři určitě nějak řeší.

Odpovědět

gravitační událost/foton

Jan Dostál,2020-06-21 08:17:15

Tak, jak registrujeme gravitační události, se při zvětšení hmotností změní i "kmitočet", tedy by se naše zařízení na příjem muselo změnit. Proto se uvažuje o velkých zařízeních pomocí družic. Když dnes pozorujeme nějakou událost v elektromagnetické oblasti, tak z pohledu článku se vlastně zaobíráme šumem (sice dokážeme detekovat jednotlivé fotony, ale vlastně se zpracovávají statisticky - odkud, kolik, s jakou vlnovou délkou, polarizací). Zajímavý posun by nastal, až bychom dokázali detekovat graviton. Jen jsem si položil otázku, jestli by nepřineslo něco i přenesení způsobu detekce gravitačních vln (sledování periodicity, kolisání) i do elektromagnetické oblasti. Asi ano, protože jak dnes např. pomocí zákrytů registrujeme planety u hvězd.

Odpovědět


Re: gravitační událost/foton

Rio Malaschitz,2020-06-21 19:17:16

Ziadny graviton neexistuje - na tom je zalozeny cely Advanced LIGO-VIRGO. Pri elektromagnetickom ziareni sa celym priestorom siria fotony - sjutocne prvky ktore letia odniekal niekam. Pri gravitacnom vlneni sa siria gravitacne vlny podobne ako vlna na mori. Fyzicky sa vlastne nesiri nic - iba kratkodoba zmena rozmerov.

Odpovědět


Re: Re: gravitační událost/foton

Pavel Hudecek,2020-06-22 04:23:08

S příspěvkem na který reagujete, sice taky nesouhlasím, ale rezolutní tvrzení o neexistenci gravitonů lze zatím rezolutně odmítnout:-) To prostě zatím nikdo neví. Gravitační vlny nesou energii a tak kvantová mechanika žádá, aby na nejnižší úrovni bylo její předávání kvantované. Ligu a Virgu je to jedno, stejně jako Vašemu telefonu jsou ukradené fotony, které vysílá/přijímá jeho anténa. Fungovala by i bez nich. Na druhou stranu, by bez nich tentýž telefon nemohl dnešním způsobem svítit displejem. (O)LEDky s fotony souvisí poněkud více.

Odpovědět


Re: Re: Re: gravitační událost/foton

Jan Dostál,2020-06-22 11:07:39

Je zajímavé, že se dá spočítat, kolik těch fotonů za jednotku času na tu anténu toho mobilu musí dopadnout, aby to spojení fungovalo :-). Takže i když to anténa a zařízení vyhodnocují statisticky (nejsou tak citlivé, aby šlo o jednotky fotonů), tak přesto o ně jde. No mne fascinuje jakási představa, když bych mával nabitou ebonitovou hůlkou a dostatečně rychle se pohybující pozorovatel by viděl mnou emitované fotony ve viditelném spektru. No nějak z toho vyjde, že kvantovka platí i pro makrosvět, a to, že skutečně.

Odpovědět

poměr signál / šum

Petr Petr,2020-06-21 05:56:50

Samozřejmě, že pokud se snaží šum (zde analýzou pomocí software, ale Advanced LIGO to již udělalo pomocí hardware), tak se objeví více. A samozřejmě uniká mnoho a vylepšovat se vždy dá dále. Jenže stejně jako ubývají amplitudy gravitačních vln se vzdáleností, tak to platí i pro elektromagnetické vlny. Ovšem u optických teleskopů se nehovoří o zkreslení našeho vnímání vesmíru, když ve vzdálených galaxií nejsme schopni rozlišit hvězdy. Zvýšení citlivosti neznamená, že dohlédneme dále, ale že objekty stejné velikosti jsme schopni vidět dále. I teď jsme schopni detekovat velké gravitační události z nejvzdálenějšího vesmíru.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace