2019. április 25-én a gravitációshullám-detektorok hálózata, melynek tagjai az európai Advanced Virgo (Olaszország) és az Egyesült Államokbeli két Advanced LIGO detektor, egy GW190425 elnevezésű hullámjelet detektált. Ez a második gravitációshullám-megfigyelés a GW170817 után, ami két neutroncsillag összeütközésének felel meg.

A GW190425 jelet 10:18:05-kor észlelték budapesti idő szerint; körülbelül 40 perccel később a LIGO Tudományos Együttműködés és a Virgo Együttműködés riasztást adott ki a csillagászati megfigyelésének egyidejű indítására. A GW190425 forrása a Földtől 500 millió fényév távolságban van. Az égbolton körülbelül 300-szor szélesebb területen helyezkedik el, mint a LIGO és a Virgo által 2017-ben észlelt híres GW170817 kettős neutroncsillag (BNS) összeütközés, ami a sokcsatornás asztrofizika megszületését jelentette. A GW170817-el ellentétben azonban eddig csillagászati megfelelőt (elektromágneses jelek, neutrínók vagy töltött részecskék) nem találtak.

A GW190425 keletkezésére eddig több magyarázat van. A legvalószínűbb egy kettős neutroncsillag-rendszer összeolvadása. Egy másik lehetőség, hogy a hullámjelet egy olyan kettős rendszer összeütközése keltette, melynek egyik vagy mindkét tagja fekete lyuk (BH), még akkor is, ha a GW190425-nek megfelelő tömegtartománybeli könnyű fekete lyukakat nem figyeltek még meg. Kizárólag a gravitcióshullám-adatok alapján azonban ezeket az egzotikus lehetőségeket sem lehet kizárni. A kompakt kettős becsült teljes tömege a Nap tömegének 3,4-szerese. A feltételezés alapján, miszerint a GW190425 egy kettős neutroncsillag-rendszer összeütközéséből származik, a hullámjel forrása jelentősen eltér a galaxisunkban ismert összes BNS-től, amelyek tömegtartománya a Nap tömegének 2,5 és 2,9-szerese. Ez azt jelzi, hogy a GW190425-t keltő neutroncsillag-rendszer eltérően alakulhatott ki, mint az ismert galaktikus BNS-ek.

"A kezdeti eredményeket követő meglepetés után" - mondja Alessandro Nagar, az olaszországi torinói Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) kutatója - "végre sikerült megbízhatóan megérteni ezt az eseményt. Noha elméletileg megjósolták, olyan nagy tömegű kettős rendszerek, mint a GW190425 lehetséges forrásai, az elektromágneses megfigyelések számára láthatatlanok lehetnek."

"Mivel nem figyeltük meg az összeütközés után kialakult objektumot, az általános relativitáselméleten alapuló számítógépes szimulációink azt jósolják, hogy annak az esélye, hogy az összeütközés után röviddel egy fekete lyuk alakult ki kb. 96%." - mondta Sebastiano Bernuzzi a németországi Jénai Egyetemen kutatója.

Ábrafelirat: Egy kettős neutroncsillag-rendszer közvetlenül az összeütközés előtt: a két csillagot az árapályerők deformálják, és hamarosan összeolvadnak. A képet az általános relativitáselméleten (animation) alapuló numerikus szimulációkkal állítják elő. Az ábrán az atommagokra vonatkozó tömegsűrűség kék színnel, a kisebb sűrűségek pirossal vannak jelölve. A pillanatkép a körülbelül 45 km átmérőjű központi tartományt mutatja.

Kép forrása: CoRe / Jénai Egyetem

📖 Sajtókiadvány