Jedna masywna gwiazda, dwie czarne dziury, fale grawitacyjne i promieniowanie gamma

dnia 27/02/2016

base

14 września 2015 roku interferometr LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) wykrył fale grawitacyjne wyemitowane w momencie połączenia się dwóch czarnych dziur o masie 29 i 36 mas Słońca. Takie zdarzenie powinno być ciemne, jednak Kosmiczny Teleskop Fermi wykrył rozbłysk promieniowania gamma zaledwie ułamek sekundy po sygnale LIGO. Nowe badania wskazują, że obie czarne dziury mogły znajdować się w pojedynczej masywnej gwieździe, której śmierć wyemitowała rozbłysk gamma.

„To kosmiczny odpowiednik ciąży mnogiej,” mówi Avi Loeb, astrofizyk z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA).

Zasadniczo gdy masywna gwiazda osiąga koniec swojego życia, jej jądro zapada się w pojedynczą czarną dziurę. Jeżeli jednak gwiazda obraca się z ogromną prędkością wokół własnej osi, jej jądro może ulec rozciągnięciu w kształt przypominający hantle i rozdzielić się na dwa fragmenty, z których każdy zamienia się w czarną dziurę.

Bardzo masywna gwiazda – z jaką mieliśmy tu do czynienia – często powstaje z połączenia dwóch mniejszych gwiazd. Aby wyemitować jednocześnie fale grawitacyjne i rozbłysk gamma, obie czarne dziury musiały powstać blisko siebie w odległości rzędu średnicy Ziemi, a następnie połączyć się ze sobą w ciągu kilku minut. Powstała w ten sposób pojedyncza czarna dziura pochłaniała opadającą na nią materię konsumując nawet masę całego Słońca w każdej sekundzie i emitując silne dżety materii, które odpowiadają za rozbłysk.

Fermi wykrył rozbłysk zaledwie 0.4 sekundy po tym jak LIGO wykrył fale grawitacyjne, i mniej więcej z tego samego kierunku na niebie. Niemniej jednak europejski satelita INTEGRAL nie potwierdził tego sygnału.

„Nawet jeżeli detekcja, którą zarejestrował Fermi, jest fałszywym alarmem, to przyszłe wydarzenia obserwowane przez LIGO powinny być monitorowane pod kątem towarzyszącego im promieniowania – niezależnie czy mają źródło w mergerach dwóch czarnych dziur. Natura ma tendencję do zaskakiwania nas,” mówi Loeb

Jeżeli uda się wykryć więcej rozbłysków promieniowania gamma związanych z emisją fal grawitacyjnych – umożliwi nam to stworzenie nowej metody pomiaru odległości we Wszechświecie, a tym samym rozszerzania się wszechświata. Obserwując poświatę rozbłysku gamma i mierząc jego przesunięcie ku czerwienie, a następnie porównując je do niezależnego pomiaru odległości z LIGO, astronomowie mogą precyzyjnie określić parametry kosmologiczne. „Astrofizyczne czarne dziury są dużo prostsze niż inne wskaźniki odległości, takie jak supernowe, bowiem określa je jedynie masa i spin,” mówi Loeb.

Wyniki badań zostały zaakceptowane do publikacji w periodyku The Astrophysical Journal Letters i są dostępne online.

Źródło: CfA

Dodaj komentarz