Astronomové poprvé pozorovali náznaky gravitačních vln na pozadí vesmíru

29. 06. 2023

Gravitační vlny Černé díry Neutronové hvězdy

Podobně jako existuje optické nebo mikrovlnné pozadí vesmíru, předpověděli vědci také existenci pozadí tvořeného gravitačními vlnami. Hned tři vědecké týmy společně oznámili detekci těchto gravitačních vln, které zřejmě vznikly v interakci dvou supermasivních černých děr.

Gravitační vlny

Image credit: R. Hurt/Caltech-JPL

Gravitační vlny jsou nerovnosti v časoprostoru způsobené interakcí extrémně hmotných těles jako jsou neutronové hvězdy nebo černé díry. Při srážce těchto objektů dochází k deformaci časoprostoru, která se šíří vesmírem a je detekovatelná extrémně citlivými přístroji na Zemi. Díky tomuto efektu mohou vědci zkoumat vzdálené černé díry i bez detekce elektromagnetické radiace (světlo, rádiové vlny, rentgen,...).

  
První detekce gravitačních vln: 14. září 2015 (publikováno v únoru 2016)
  
Počet detekcí: 90 potvrzených do listopadu 2021 (a k tomu desítky dalších detekcí s menší mírou jistoty)
  
Detektory: LIGO, VIRGO, KAGRA

Doposud pozorované gravitační vlny pocházely z kolizí malých černých děr (tzv. černých děr hvězdné velikosti) nebo neutronových hvězd. Tyto signály mají zpravidla frekvenci v řádu desítek až stovek hertzů a zkoumají je speciální detektory LIGO a Virgo.

Nově pozorované gravitační vlny byly zaznamenány odlišným způsobem - precizním pozorováním vzdálených pulzarů (neutronových hvězd, které pravidelně blikají). Při této metodě se předpokládá, že gravitační vlna naruší prostor mezi Zemí a pozorovanými hvězdami. Dochází tak ke zkrácení nebo prodloužení intervalu mezi jednotlivými pulzy.

Nová metoda vědcům umožnila detekci gravitačních vln s frekvencí v řádu mikro- až nanohertzů. Ty zřejmě pochází z interakce mezi supermasivními černými dírami, které jsou až miliardkrát hmotnější než Slunce.

Mezi týmy, které se na výzkumu podílely, jsou americký NANOGrav, European Pulsar Timing Array, australský Parkes Pulsar Timing Array a Chinese Pulsar Timing Array. Celkem vychází z pozorování milisekundových pulzarů v rozmezí 20 let.