Srážka neutronové hvězdy s černou dírou. Kredit: Carl Knox, OzGrav-Swinburne University.

Co se pustily do práce pozemní gravitační observatoře, tedy americké LIGO, evropské VIRGO a japonská KAGRA, detekovaly gravitační vlny řady pozoruhodných srážek, k nimž došlo v hlubokém vesmíru. Obvykle jde o srážky černých děr nebo černých děr a neutronových hvězd, vzácně dvou neutronových hvězd. V některých případech, z pohledu laika až podezřele často se ale stává, že přečtené gravitační vlny moc nedávají smysl. Srážejí se objekty, které by podle tradičních představ neměly existovat.

Gravitační úlovky v dolní oblasti zakázaných hmotností. Kredit: S. Galaudage, Observatoire de la Côte d’Azur.

Pokud jde o hmotnosti černých děr, existují dvě „oblasti zakázaných hmotností,“ v nichž by neměly existovat černé díry vzniklé přímo gravitačním zhroucením. Horní oblast (upper mass gap) představuje hmotnosti cca 50 až 150 Sluncí. Po explozi hvězdy o takové hmotnosti by nemělo zůstat vůbec nic. Dolní oblast (lower mass gap) je vlastně hranice mezi černou dírou a neutronovou hvězdou. Nejtěžší možné neutronové hvězdy by měly mít hmotnost asi jako 2 Slunce, zatímco nejlehčí černé díry asi jako 5 Sluncí.

Výsledky práce gravitačních observatoří. Kredit: LIGO-Virgo-KAGRA / Aaron Geller / Northwestern.

Problém je v tom, že gravitační observatoře již několikrát detekovaly objekty, které svou hmotou narušují hranice oblastí zakázaných hmotností. Znovu se to stalo brzy poté, co výzkumná skupina týmů gravitačních observatoří LIGO, VIRGO a KAGRA spustila loni 23. května (2023) čtvrtou sérii pozorování gravitačních vln (Observation run 4). 29. května se jim povedlo detekovat gravitační vlny srážky označené jako GW230529, která podle všeho zahrnovala podivný objekt.

Zřejmě šlo o srážku neutronové hvězdy o hmotnosti 1,2 až 2 Sluncí a objektu z dolní oblasti zakázaných hmotností, jehož hmotnost gravitační astronomové odhadli na cca 2,5 až 4,5 Sluncí. Gravitační vlny bohužel přímo neprozradí, jaké objekty to jsou. Ještě víme, že k této srážce došlo ve vzdálenosti asi 650 miliony let. Vědci se domnívají, že záhadný objekt nejspíš bude velmi lehká černí díra, která ovšem narušuje naše představy o těchto gravitačních příšerách.

Jak uvedla manažerka vědecké studie Sylvia Biscoveanu z americké Northwestern University, pro vědce je tento nový případ objektu ze „zakázané oblasti“ obzvlášť zajímavý, protože poprvé jde o srážku, které se účastnila neutronová hvězda. Zdá se, že se o oblastech zakázaných hmotností v budoucnu ještě dozvíme leccos zajímavého.

Video: KAGRA

Literatura

Northwestern University 5. 4. 2024.

arXiv:2404.04248.