Tak už je tu další případ detekce gravitačních vln  
Ve středu 15 června publikovala spolupráce aLIGO druhý případ detekce gravitačních vln pocházejících ze splynutí dvou černých děr. Případ GW151226 byl zaznamenán o vánočních svátcích 26. prosince 2015 a tentokrát šlo o černé díry s menší hmotností a dvojice byla v podobné vzdálenosti, jako ta minulá. Toto pozorování by mohlo znamenat jistotu, že éra astronomie gravitačních vln začala.

Když jsem psal o první detekci gravitačních vln experimentem aLIGO (zde a zde), zmínil jsem se, že by to bylo splnění jednoho z mých klukovských snů. I když se mi data zdála velice přesvědčivá a kolegové, kteří se obecnou teorií relativity a gravitačními vlnami zabývají, plesali nad tím, jak pozorovaný signál odpovídá předpokladům, přece jen jsem si nechával zrnko pochybnosti. Problém je, že splynutí černých děr je pozorovatelné právě jen prostřednictvím gravitačních vln. Nebylo tak možné potvrdit danou událost jiným přístrojem.


První zaznamenaná událost byla ulovena velice brzy, ještě při testech před oficiálním zahájením provozu vylepšené verze detektoru LIGO. To by mělo znamenat, že takové události jsou velice pravděpodobné a detektor s danou citlivostí by je měl zaznamenávat relativně velice často. To znamená, že se daly očekávat další případy zachycené systémem aLIGO. Pokud by nebyly, vrhalo by to na publikovaný případ stín podezření.

Pozorovaný signál GW151226. Je vidět, že relativní amplituda (horní grafy) byla na úrovni šumu, což ztěžovalo analýzu. Naopak byl pozorován velký počet oběhů. (Zdroj Physical Review Letters 116, 241103 (2016)).
Pozorovaný signál GW151226. Je vidět, že relativní amplituda (horní grafy) byla na úrovni šumu, což ztěžovalo analýzu. Naopak byl pozorován velký počet oběhů. (Zdroj Physical Review Letters 116, 241103 (2016)).

 

 

Už v té době se proslýchalo, že spolupráce aLIGO takové případy má a potřebuje je jen co nejpečlivěji zanalyzovat a ověřit. To se potvrdilo v publikaci v časopise Physical Review Letter, která vyšla ve středu 15. června 2016. Tentokrát šlo o případ zaznamenaný 26. prosince 2015 ve 4:39 SEČ a jeho označení tak je GW151226. Signál trval zhruba 1 sekundu a jeho frekvence se měnila od 35 po 450 Hz. Maximální relativní amplituda byla 3,4∙10-22, což je velmi blízko úrovni šumu. Pozorování tak bylo možné jen proto, že bylo pozorováno mnohem více oběhů než v prvním případě. Posun detekce mezi dvěma detektory byl 1,1 ms.

 

Analýzou signálu se zjistilo, že jde o splynutí dvojice černých děr s hmotnostmi 14,2 a 7,5 hmotností Slunce. Hmotnost vzniklé černé díry byla 20,8 hmotností Slunce. Okolo jedné hmotnosti Slunce se tak přeměnilo na gravitační vlny. Ze srovnání této energie a výsledného gravitačního signálu bylo možné odhadnout vzdálenost černých děr od Země. Ta byla okolo 1,4 miliardy světelných let. Chyba určení této vzdálenosti však byla okolo 40 %, To znamená, že byla v mezích nejistot shodná se vzdáleností předchozí dvojice černých děr.

Porovnání rekonstruované relativní amplitudy s modelovým výpočtem pro příslušné uvedené parametry soustavy. (Zdroj Physicall Review Letters 116, 241103 (2016)).
Porovnání rekonstruované relativní amplitudy s modelovým výpočtem pro příslušné uvedené parametry soustavy. (Zdroj Physicall Review Letters 116, 241103 (2016)).

Kromě těchto dvou velmi průkazných případů se pozoroval v tomto pozorovacím období, které probíhalo od 12. září 2015 do 18. ledna 2016, pouze jeden další kandidát na splynutí dvojice černých děr s hmotnostmi mezi 4 až 100 hmotností Slunce. Případ nastal 12. října 2015 a má označení LVT151012.

 

 

Analýza případu GW151226 byla mnohem náročnější než u případu GW150914, protože byl signál slabší. Pomohlo však, že trval déle a bylo možné pozorovat až 27 oběhů soustavy před splynutím. I tak bylo získání signálu na pozadí šumu velmi těžké. To byl i důvod, proč bylo potřeba s jeho publikací počkat. Menší hmotnosti a delší průběh umožnily na druhé straně podrobnější testování obecné teorie relativity. I tento případ je s ní v perfektním souladu.


Za sebe mohu říci, že publikace splňuje to, co jsem očekával, a nyní se už těším, až se znovu soustava aLIGO koncem roku 2016 rozběhne a časem ji doplní i vylepšené VIRGO. Kombinace tří detektorů už by měla umožnit určení relativně přesné polohy zdroje. Pak můžeme očekávat pravidelný přísun případů různých dvojic černých děr, což umožní získat velice dobrou představu o jejich vlastnostech a výskytu i rozložení v našem vesmíru. Jde o fantastickou představu, kterou by ještě před pár lety jen málokdo čekal.

Datum: 16.06.2016
Tisk článku

Související články:

Byly už konečně přímo pozorovány gravitační vlny?     Autor: Vladimír Wagner (11.02.2016)
Detekce gravitačních vln – první dojmy     Autor: Pavel Bakala (12.02.2016)
Evropa na cestě k vesmírné detekci gravitačních vln     Autor: Vladimír Wagner (16.02.2016)



Diskuze:



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