Największe teleskopy optyczne na świecie od jakiegoś czasu obserwowały jeden punkt na niebie: galaktykę eliptyczną setki miliony lat świetlnych stąd, która – jak przypuszczano – miała być źródłem prawdopodobnej fali grawitacyjnej. Spekulowano, że naukowcy spostrzegli nadchodzącą z tamtej strony subtelną zmarszczkę czasoprzestrzeni będącą wynikiem kolizji dwóch gwiazd neutronowych. Takie odkrycie znacząco różniłoby się od poprzednich ze względu na odmienne źródło, które miałoby wygenerować takie zakłócenie, o czym pisaliśmy dokładniej w artykule Kosmiczne kolizje i fale grawitacyjne.

W każdym kłamstwie znajduje się jednak ziarno prawdy – tak również i tym razem – plotki, które rozchodziły się od momentu opublikowania Tweeta przez J. Craiga Wheelera oraz Petera Yoachima okazały się być prawdą, ale tylko po części.

Okazuje się bowiem, że współpraca między amerykańskim LIGO oraz europejskim Virgo, który po wielomiesięcznych pracach modernizacyjnych dołączył do kampanii obserwacyjnej O2 wraz z początkiem sierpnia br., przynosi wreszcie oczekiwane efekty. Podczas konferencji prasowej LIGO-Virgo, która odbyła się wczoraj (27 września) o godz. 18.30 czasu polskiego podano do publicznej wiadomości oficjalny komunikat, w którym ogłoszono pierwszą wspólną detekcję fal grawitacyjnych zarejestrowaną przez te dwa obserwatoria. Jest to już czwarta z kolei obserwacja fal grawitacyjnych wytworzonych podczas zlewania się („merdżerów”) czarnych dziur. No właśnie – czarnych dziur – nie, jak przypuszczano nieoficjalnie, gwiazd neutronowych. Być może odkrycie to nie niesie ze sobą tak wielu nowych informacji na temat przewidzianego przez Einsteina zjawiska, ile mogłoby przynieść właściwe odkrycie fal grawitacyjnych, których źródłem byłyby gwiazdy neutronowe; nie odbiera to jednak najnowszemu odkryciu niewątpliwej przełomowości. Warto również dodać, iż fakt, że konferencja nie potwierdziła pogłosek o gwiazdach neutronowych jako o rzekomym źródle fal nie oznacza, że takie zdarzenie nie mogło wystąpić. Plotki dotyczyły bowiem (potencjalnego) zdarzenia z 17 sierpnia, czyli 3 dni po najnowszej detekcji. Jest więc wciąż możliwe, że naukowcy mogą zaskoczyć nas kolejną konferencją.

Zdarzenie GW170814 zostało zaobserwowane 14 sierpnia 2017r. o godz 10:30:43 czasu UTC. Jak każde poprzednie odkrycie (ostatnie na początku tego roku), detekcja ta ma ważne astrofizyczne konsekwencje. Aktualne odkrycie posiada jednak jeszcze dodatkowy atut: jest to pierwszy statystycznie istotny sygnał fali grawitacyjnej zarejestrowany przez detektor Advanced Virgo. Obserwacji dokonały trzy detektory: dwa bliźniacze należące do Laserowego Interferometrycznego Obserwatorium Fal Grawitacyjnych (LIGO) położone w Livingston, Louisiana oraz w Hanford, Washington oraz detektor Advanced Virgo w Europejskim Obserwatorium Grawitacyjnym w Cascinie we Włoszech. Jak mówi rzecznik konsorcjum Virgo Collaboration: „Jest rzeczą wspaniałą móc zobaczyć pierwszy sygnał fali grawitacyjnej w naszym nowym detektorze Advanced Virgo i to zaledwie dwa tygodnie licząc od momentu, gdy detektor zaczął oficjalnie zbierać dane”.

Zarejestrowane zmarszczki czasoprzestrzeni zostały wyemitowane podczas zderzenia się dwóch czarnych dziur o masach około 31 i 25 mas Słońca położonych w odległości ok 1,8 mld lat świetlnych od nas. Nowo powstała czarna dziura posiada masę około 53 mas Słońca, co oznacza, że w energię fali zostały zamienione 3 masy Słońca.

Warto podkreślić rolę trzeciego detektora, który znacząco zwiększył precyzję z jaką sygnał został zarejestrowany.W porównaniu z sytuacją, kiedy do dyspozycji mieliśmy dwa detektory, aktualny obszar na niebie, na którym z dużym prawdopodobieństwem znajduje się źródło fali, jest 10-krotnie mniejszy i ma tylko 60 stopni kwadratowych. Objętość interesującego nas obszaru Wszechświata maleje tym samym ponad 20-krotnie. Nie na samej rejestracji fal się jednak kończy. Położenie detektora Advanced Virgo, odmienne od detektorów LIGO, pozwala testować inne przewidywania ogólnej teorii względności niż do tej pory, np. umożliwia badanie polaryzacji fal grawitacyjnych. Już wstępna analiza zjawiska GW170814 pozwala skonfrontować dwa skrajne przypadki: założenie, że fala posiada jedynie polaryzację dopuszczoną przez Ogólną Teorię Względności lub jest z tą teorią całkowicie niezgodna.

Porównanie precyzji uzyskanej dzięki dwóm (LIGO) oraz trzem detektorom (LIGO + Virgo)

Jak mówi David Shoemaker – rzecznik konsorcjum LIGO SC: „To dopiero początek obserwacji wykonywanych przez sieć pracujących wspólnie detektorów Virgo i LIGO. W kolejnej kampanii obserwacyjnej planowanej na jesień 2018 spodziewamy się jednej lub więcej takich detekcji tygodniowo”. Nam pozostaje tylko cierpliwie czekać na kolejne, coraz liczniejsze odkrycia potwierdzające po raz kolejny słuszność teorii wysnutej przez Einsteina. Życzymy owocnej, międzynarodowej współpracy i jak najczulszej technologii, abyśmy mogli w końcu usłyszeć o kolejnym przełomowym odkryciu – tym razem dotyczącym fal grawitacyjnych powstałych z kolizji gwiazd neutronowych 😉

Autor

Dawid Maksymowski