najnovšie gravitačná vlna Running Monitor zaznamenal doteraz najväčšiu vzdialenosť.

Za menej ako päť mesiacov, od novembra 2019 do marca 2020, zaznamenali interferometre LIGO-Virgo 35 masívnych gravitačných vĺn. V priemere je to približne 1,7 udalosti gravitačnej vlny každý týždeň počas trvania behu.

Ide o významný nárast v porovnaní s týždenným priemerom 1,5 udalosti zistenej v predchádzajúcom behu a v dôsledku toho sa celkový počet udalostí zvýšil na 90 od prvej detekcie gravitačnej vlny, ktorá sa zapísala do histórie v septembri 2015.

„Tieto objavy predstavujú desaťnásobný nárast počtu gravitačných vĺn, ktoré LIGO a Panna zachytili od začiatku pozorovania,“ Astrofyzička Susan Scott povedala:z Austrálskej národnej univerzity v Austrálii.

„Objavili sme 35 udalostí. To je obrovské! Na rozdiel od toho sme urobili tri objavy pri našom prvom pozorovaní, ktoré trvalo štyri mesiace v rokoch 2015-16. Toto je skutočne nová éra objavov gravitačných vĺn a rastúci počet objavov odhaľuje veľa informácií o živote a smrti.“ hviezdy po celom vesmíre.“

Z 35 nových objavov bolo 32 s najväčšou pravdepodobnosťou výsledkom fúzií medzi pármi čierne diery. K tomu dochádza, keď sú páry čiernych dier na blízkej obežnej dráhe ťahané vzájomnou gravitáciou a nakoniec sa zrazia, aby vytvorili jedinú, masívnejšiu čiernu dieru.

Táto kolízia vysiela časopriestorom vlnenie, ako vlnenie generované, keď hodíte kameň do rybníka; Astronómovia môžu analyzovať tieto vlnky, aby určili charakteristiky čiernych dier.

Graf zobrazujúci masy všetkých doteraz oznámených spojení čiernych dier. (LIGO-Virgo / Aaron Geller / Northwestern University)

Údaje odhalili zhluk hmotností čiernych dier, pričom najväčšia zaznamenaná hmotnosť bola približne 87-krát väčšia ako hmotnosť Slnka. Táto čierna diera sa spojila so spoločníkom s hmotnosťou 61-krát väčšou ako Slnko, výsledkom čoho bola jediná čierna diera s hmotnosťou 141-krát väčšou ako Slnko. Táto udalosť bola pomenovaná GW200220_061928.

Výsledkom posledného zlúčenia bola čierna diera s hmotnosťou 104-násobku hmotnosti Slnka. Obidve sa považujú za stredne ťažké čierne diery s hmotnosťou od 100 do približne 1 milióna hmotností Slnka, pričom sa zistilo len veľmi málo čiernych dier.

GW200220_061928 je tiež zaujímavý, pretože aspoň jedna z čiernych dier zapojených do zlúčenia sa nachádza v oblasti, ktorú nazývame horná hmotnostná medzera. Podľa našich modelov čierne diery s hmotnosťou vyššou ako 65 Slnka nemôžu pozostávať z jednej hviezdy, ako to robia čierne diery s hviezdnou hmotnosťou.

Je to preto, že prekurzorové hviezdy sú také masívne, že supernovy – známe ako Nestabilný pár supernov Mala by úplne vymazať hviezdne jadro a nezanechať nič, čo by sa gravitáciou zrútilo do čiernej diery.

To naznačuje, že čierna diera s hmotnosťou 87 Slnka mohla byť výsledkom predchádzajúcej fúzie. GW200220_061928 nie je prvá, ktorá zahŕňa čiernu dieru do hornej hmotnostnej medzery, ale jej objav naznačuje, že hierarchické zlúčenie čiernych dier nie sú nezvyčajné.

Ďalšia udalosť zahŕňa objekt v nižšej hmotnostnej medzere – medzere čiernych dier medzi 2,5 a 5-násobkom hmotnosti Slnka. Nezistili sme presvedčivo žiadnu neutrónovú hviezdu väčšiu ako tá prvá, ani čiernu dieru menšiu ako tá druhá; Udalosť s názvom GW200210_092254 zahŕňala záznam objektu s hmotnosťou 2,8 Slnka. Astronómovia dospeli k záveru, že môže ísť o veľmi malú čiernu dieru.

„Pohľad na hmotnosti a rotácie čiernych dier v týchto binárnych systémoch naznačuje, ako tieto systémy držia pohromade,“ povedal Scott.

„Vyvoláva to tiež niekoľko skutočne zaujímavých otázok. Napríklad, vznikol systém pôvodne z dvoch hviezd, ktoré spolu prešli svojimi životnými cyklami a nakoniec sa z nich stali čierne diery? Alebo boli dve čierne diery spojené dohromady vo veľmi hustom, dynamickom prostredí ako napr. stred galaxie?“

Ďalšie tri udalosti z 35 zahŕňali čiernu dieru a niečo menej hmotné, pravdepodobne neutrónovú hviezdu. Tieto udalosti sú veľmi zaujímavé pre astronómov, pretože môžu odhaliť, čo je vo vnútri neutrónovej hviezdy – ak niekedy zistíme, že vyžaruje svetlo. Nájdením viacerých takýchto fúzií môžeme začať lepšie chápať, ako k nim vlastne dochádza.

„Až teraz začíname oceňovať úžasnú rozmanitosť čiernych dier a neutrónové hviezdy,“ Astronóm Christopher Berry povedal: Z University of Glasgow, Spojené kráľovstvo

„Naše najnovšie výsledky dokazujú, že prichádzajú v mnohých veľkostiach a kombináciách – vyriešili sme niektoré staré záhady, ale objavili sme aj nové. S týmito pozorovaniami sme bližšie k vyriešeniu záhad, ako sú hviezdy, stavebné kamene náš vesmír sa vyvíja.“

Práca tímu bola odoslaná na publikovanie a možno ju nájsť na predtlačovom serveri arXiv.