CP v2

Tag: KAGRA

  • Mokslininkai aptiko beveik 400 gravitacinių bangų signalų: tai keičia juodųjų skylių kilmę

    Mokslininkai aptiko beveik 400 gravitacinių bangų signalų: tai keičia juodųjų skylių kilmę

    Naujausias LIGO–Virgo–KAGRA gravitacinių bangų katalogas, apimantis beveik 400 užfiksuotų įvykių, leidžia mokslininkams pirmą kartą ne tik aprašyti pavienes keistenybes, bet ir sudaryti juodųjų skylių populiacijos vaizdą. Didžioji dalis signalų siejama su dvejetų juodųjų skylių susijungimais.

    Iki šiol juodąsias skyles dažniausiai pavykdavo tirti netiesiogiai, nes jos neskleidžia šviesos, o jų gravitacija uždaro net fotonų kelią. Gravitacinės bangos, erdvėlaikio raibuliai, leidžia „išgirsti“ susidūrimus ir iš signalo formos nustatyti mases, sukimąsi bei atstumą.

    Katalogo duomenys rodo, kad Visata gali gaminti juodąsias skyles ne vienu keliu. Dalis jų, tikėtina, susidaro iš masyvių žvaigždžių porų, kurios evoliucionuodamos kartu galiausiai virsta juodosiomis skylėmis ir vėliau susijungia.

    „Matome aiškių požymių, kad dalis susijungimų gimsta keliais skirtingais būdais“, – sakė Monash universiteto astrofizikė Sharan Banagiri.

    Kitas svarbus mechanizmas siejamas su tankiomis žvaigždžių sankaupomis, kuriose juodosios skylės gali „susirasti“ viena kitą dinamiškai, o ne gimti kaip pora. Tokiose aplinkose dažnesni netikėtai dideli masių skirtumai ir sudėtingesnė orbitų istorija.

    Statistinė analizė taip pat leidžia kalbėti apie galimą hierarchinių susijungimų grandinę, kai nauja, masyvesnė juodoji skylė susiformuoja iš ankstesnio susidūrimo ir vėliau vėl susijungia. Vienas iš tokių įvykių „pirštų atspaudų“ gali būti neįprastai didelis galutinio objekto sukimasis.

    „Vienas įdomiausių dalykų yra tai, kad dalis naujai aptiktų juodųjų skylių sukasi labai greitai“, – sakė Sharan Banagiri.

    Didėjantis aptikimų skaičius rodo ir technologinį šuolį: nuo pirmųjų metų, kai aptikimai buvo reti, prie laikotarpio, kai signalų fiksuojama kelis kartus per savaitę. Kuo daugiau įvykių, tuo tiksliau galima atskirti, kokia dalis juodųjų skylių kilusi iš žvaigždžių porų, o kokia – iš sankaupų dinamikos ar ankstesnių susijungimų.

    Tyrėjai pabrėžia, kad tokie katalogai svarbūs ne tik juodųjų skylių kilmei aiškintis. Gravitacinės bangos tampa nepriklausomu įrankiu kosmologijai, nes leidžia vertinti Visatos plėtimąsi ir tikrinti fundamentinės fizikos prognozes skirtinguose masių bei energijų režimuose.

  • Mokslininkai sako: tamsioji materija galėjo būti aptikta netyčia – ženklas užfiksuotas dar 2019 metais

    Mokslininkai sako: tamsioji materija galėjo būti aptikta netyčia – ženklas užfiksuotas dar 2019 metais

    Mokslininkų komanda teigia, kad tamsiosios materijos pėdsakai galėjo būti užfiksuoti netyčia, analizuojant gravitacinių bangų duomenis. Įtarimų sukėlė vienas 2019 metais detektuotas signalas, kurio forma gali rodyti ne įprastą susidūrimą vakuume.

    Gravitacinės bangos yra erdvėlaikio raibuliai, kuriuos sukelia itin masyvūs įvykiai, pavyzdžiui, juodųjų skylių susiliejimai. Nuo pirmojo tiesioginio aptikimo 2015 metais LVK tinklas jau užregistravo šimtus įvykių, o kiekvienas jų leidžia tikslinti modelius apie Visatos sandarą.

    Naujo darbo autoriai siūlo, kad dalis tamsiosios materijos galėtų būti sudaryta iš itin lengvų dalelių, kurios ekstremaliomis sąlygomis elgtųsi kaip banguojantis laukas. Tokia terpė, apgaubianti dvi susiliejančias juodąsias skyles, galėtų subtiliai pakeisti patį susiliejimo „garsą“ gravitacinių bangų duomenyse.

    Vienas signalas išsiskyrė iš kitų

    Tyrėjai palygino skirtingų susiliejimų signalus su teoriniu modeliu, kaip banga turėtų atrodyti, jei pora juodųjų skylių būtų panirusi į tankų tamsiosios materijos „debesį“. Analizėje buvo vertinami kelių dešimčių įvykių duomenys, užfiksuoti LIGO, Virgo ir KAGRA observatorijomis.

    Didžioji dalis signalų atitiko susiliejimą vakuume, tačiau vienas 2019 metų liepos mėnesio įvykis, žymimas GW190728, pasirodė suderinamas su scenarijumi tamsiosios materijos aplinkoje. Pasak autorių, tai galėtų reikšti, kad dalis informacijos iki šiol buvo priskiriama įprastiems susidūrimams, nors realiai aplinka galėjo būti kitokia.

    „Juodųjų skylių susiliejimų naudojimas tamsiosios materijos paieškai būtų milžiniškas proveržis“, – sakė Amsterdamo universiteto fizikas Rodrigo Vicente.

    „Taip galėtume tyrinėti tamsiąją materiją mažesniais masteliais, nei iki šiol buvo įmanoma“, – pridūrė jis.

    Kodėl tai dar nėra įrodymas

    Patys tyrėjai pabrėžia, kad rezultatas kol kas nėra pakankamai statistiškai tvirtas, kad būtų galima skelbti tamsiosios materijos aptikimą. Tokiems teiginiams būtini nepriklausomų grupių patikrinimai, papildomi modelių testai ir jautresni stebėjimai.

    „Statistinis patikimumas dar per mažas, kad būtų galima teigti, jog aptikta tamsioji materija, todėl reikia nepriklausomų patikrų“, – sakė MIT fizikas Josu Aurrekoetxea.

    „Be tokių bangos formos modelių galėtume fiksuoti susiliejimus tamsiosios materijos aplinkoje, bet sistemingai priskirti juos įvykiams vakuume“, – paaiškino jis.

    Situaciją komplikuoja tai, kad tamsiosios materijos prigimtis vis dar nežinoma: egzistuoja daug konkuruojančių hipotezių, o galutinis atsakymas gali pareikalauti kelių skirtingų stebėjimo metodų. Vis dėlto gravitacinių bangų astronomija tampa vis svarbesniu įrankiu, nes leidžia tikrinti fizikos modelius ten, kur įprasti teleskopai dažnai nepajėgūs.

    Ką pakeistų naujos kartos stebėjimai

    Artimiausiais metais tikimasi daugiau ir tikslesnių gravitacinių bangų duomenų, nes observatorijos nuolat tobulinamos, o aptinkamų įvykių skaičius auga. Didesnė imtis leistų patikrinti, ar GW190728 yra išskirtinė anomalija, ar tik pirmasis matomas pavyzdys platesnio reiškinio.

    Tyrimas paskelbtas mokslo žurnale „Physical Review Letters“. Jei rezultatai pasitvirtintų, tai atvertų naują kelią tamsiosios materijos paieškoms, remiantis ne tiesioginiu dalelių aptikimu, o jos paliekamu pėdsaku stiprios gravitacijos aplinkoje.