3 miesiące temu

Fale grawitacyjne powstały 100 razy wcześniej niż sądzono

Do tej pory jednak nie dało się jednoznacznie określić momentu, w którym fale grawitacyjne zostały wywoływane i rozproszone w przestrzeni w procesie łączenia się galaktyk.

Źródło: NASA / Ames Research Center / C. Henze

Źródło: NASA / Ames Research Center / C. Henze

Międzynarodowy zespół astrofizyków z Zurychu po raz pierwszy dokonał szczegółowego wyliczenia tego momentu używając rozbudowanej symulacji.

Gdy dwie galaktyki zderzą się ze sobą następuje połączenie ich centralnych czarnych dziur, powodujące potężne fale grawitacyjne marszczące przestrzeń. Teraz międzynarodowy zespół naukowców skupiony na Uniwersytecie w Zurychu obliczył, że wygenerowanie fal nastąpiło 10 milionów lat po złączeniu się galaktyk – czyli o wiele wcześniej niż pierwotnie sądzono.

Ta symulacja pokazuje, jak połączyć dwie galaktyki w ciągu 15 milionów lat. Czerwone i niebieskie kropki ilustrują dwie czarne dziury (zdjęcie: Astrophysical Journal).

Symulacja pokazuje, jak mogłoby przebiegać połączenie dwóch galaktyk w ciągu 15 milionów lat. Czerwone i niebieskie kropki ilustrują dwie czarne dziury (zdjęcie: Astrophysical Journal).

Istnienie fal grawitacyjnych przewidział ponad sto lat temu Albert Einstein w swojej ogólnej teorii względności. W tym roku zostały one zaś po raz pierwszy bezpośrednio wykryte. Amerykański detektor fal grawitacyjnych LIGO rejestrował kosmiczne zmarszczki, spowodowane złączeniem się dwóch masywnych czarnych dziur.

Badania fal grawitacyjnych – a co za tym idzie początków wszechświata – będą w przyszłości kontynuowane. Do roku 2034 Europejska Agencja Kosmiczna planuje wystrzelenie trzech satelitów, które zostaną umieszczone w przestrzeni i mają służyć do pomiaru fal grawitacyjnych (eksperyment eLISA: Evolved Laser Interferometer Space Antenna).

Artystyczna wizja eksperymentu LISA. Rzeczywiste odległości pomiędzy satelitami będą tak wielkie, że nie będzie możliwości zobaczenia wszystkich trzech jednocześnie. Źródło: wikipedia

Artystyczna wizja eksperymentu LISA. Rzeczywiste odległości pomiędzy satelitami będą tak wielkie, że nie będzie możliwości zobaczenia wszystkich trzech jednocześnie. Źródło: wikipedia

Wcześniej niż sądzono

Każda galaktyka posiada w swoim centrum supermasywną czarną dziurę, mogącą wykazywać się milionami mas słońca. W przeprowadzonej symulacji naliczano przebieg łączenia się dwóch liczących około 3 miliardy lat galaktyk. Tym sposobem obliczono czas jakiego czarne dziury potrzebowały do wyemitowania fal grawitacyjnych.

„Wynik jest zaskakujący” komentuje Lucio Mayer z Instytutu Nauk Komputerowych na Uniwersytecie w Zurychu. „Scalenie dwóch czarnych dziur wywołało pierwsze fale grawitacyjne już po 10 milionach lat – czyli jakieś 100 razy szybciej niż zakładano”.

Symulacja trwająca ponad rok uwzględniała (w porównaniu z innymi modelami) relacje pomiędzy orbitami czarnych dziur i realistyczne struktury galaktyk macierzystych.

„Nasze obliczenia pozwoliły na solidną prognozę szybkości łączenia się czarnych dziur we wczesnym stadium wszechświata”, mówi Mayer. „Wyniki mogą pomóc w wymierzeniu fal grawitacyjnych, które w przyszłości eksperyment eLISA będzie bardziej efektywnie znajdować”.