A Virgo, a LIGO és a KAGRA tudományos együttműködések ma jelentették be olyan kettős rendszerek első megfigyelését, amik egy fekete lyukból és egy neutroncsillagból (NSBH) állnak. 2020 januárjában észlelték a két rendszer által kibocsátott gravitációs jeleket, amelyek egy fekete lyuk és egy körülötte keringő neutroncsillag egyetlen kompakt objektummá való összeolvadása során keletkeztek. Ezeknek a rendszereknek a létezését a csillagászok több évtizeddel ezelőtt megjósolták, habár eddig nem figyelték meg kellő bizonyossággal, sem elektromágneses, sem gravitációs jelek segítségével. Az eredmény és ennek asztrofizikai következményei ma jelenik meg a The Astrophysical Journal Letters című folyóiratban.

„Eddig fekete lyuk- vagy neutroncsillag párokat figyeltünk meg elektromágneses sugárzás vagy gravitációs hullámok segítségével. A fekete lyuk és neutroncsillag pár a „hiányzó kettős”, amely iránt a csillagászok mindig is érdeklődtek”- mondta Astrid Lamberts, a Virgo együttműködés Nizzai Observatoire de la Côte d'Azur Artemis laboratóriumának kutatója. "Ez a felfedezés ismét megmutatja, hogy a gravitációshullám-detektorok hogyan szélesítik látókörünket, lehetővé téve számunkra, hogy megfigyeljük azt, amit eddig szó szerint nem láthattunk."

A januárban észlelt gravitációshullám-jelek értékes információkat hordoznak a rendszerek fizikai jellemzőiről, például a két NSBH-pár tömegéről és távolságáról, valamint azokról a fizikai mechanizmusokról, amelyek a kettőst létrehozták és a komponensek összeolvadásához vezettek. A jel elemzése megmutatta, hogy a GW200105-eseményt létrehozó fekete lyuk és neutroncsillag tömege körülbelül 8,9-szerese és 1,9-szerese Napunk (M☉) tömegének. Továbbá rámutatott arra, hogy összeolvadásuk 900 millió évvel ezelőtt történt, több 100 millió évvel azelőtt, hogy az első dinoszauruszok megjelentek a Földön. A Virgo és a LIGO tudósai úgy becsülik, hogy a GW200115-eseményt létrehozó kompakt objektumok tömege nagyjából 5,7 M☉ (fekete lyuk) és 1,5 M☉ (neutroncsillag) volt, és összeolvadásuk közel egymilliárd évvel ezelőtt történt.

A mai bejelentetés a Virgo és a LIGO által eddig elvégzett tucatnyi észlelése mellett lehetővé teszi az Univerzum legintenzívebb és legritkább jelenségeinek közeli megfigyelését, és példátlan képet rajzol azokról a zsúfolt és kaotikus régiókról, amelyek ezen események lehetséges környezetei. Ezen kívül azok a részletes ismeretek, amelyeket a fekete lyukak és a csillagütközések fizikájáról kezdtünk gyűjteni, lehetőséget adnak arra, hogy extrém körülmények között teszteljük a fizika alaptörvényeit, amelyeket soha nem fogunk tudni reprodukálni a Földön. "A ma bejelentett felfedezés a harmadik LIGO-Virgo megfigyelési időszak egy újabb gyöngyszeme" - mondta Giovanni Losurdo, a Virgo szóvivője és az INFN kutatója. „A LIGO és a Virgo folyamatosan olyan katasztrofális ütközéseket észlel, amelyekre még soha nem volt példa ezelőtt, és egy teljesen új kozmikus tájat világít meg. Jelenleg a detektorok fejlesztése folyik azzal a céllal, hogy sokkal messzebbre nézzünk a kozmosz mélyébe, új drágaköveket, mélyebb megértést keressünk az Univerzumban, amelyben élünk."

Ábrafelirat: A Rainbow Swirl egy művészi kép, amit egy fekete lyuk és egy neuroncsillag összeolvadása ihletett.

Kép forrása: Carl Knox, OzGrav – Swinburne Egyetem

📖 Tudományos cikk: arXiv, The Astrophysical Journal Letters

📖 Sajtókiadvány