Słysząc kosmiczny szum zderzających się czarnych dziur

Co kilka minut para czarnych dziur zderza się ze sobą, wytwarzając słabe, ale równomierne bębnienie fal grawitacyjnych. Dzięki nowej technice, naukowcy będą w stanie je usłyszeć.

Głęboka przestrzeń kosmiczna nie jest tak cicha, jakby nam się wydawało. Co kilka minut para czarnych dziur rozbija się o siebie nawzajem. Kataklizmy te uwalniają zmarszczki w czasoprzestrzeni, znane jako fale grawitacyjne. Obecnie naukowcy opracowali sposób na usłyszenie tych zdarzeń. Fale grawitacyjne powstałe w wyniku łączenia się czarnych dziur powodują charakterystyczny dźwięk w danych zbieranych przez detektory fal grawitacyjnych. Jak się okazało, nowa technika ujawniła obecność tysięcy wcześniej ukrytych czarnych dziur.

Do chwili obecnej naukowcy zarejestrowali sześć potwierdzonych zdarzeń związanych z falami grawitacyjnymi, które zostały ogłoszone przez współpracowników LIGO i Virgo. Jednak według dr. Erica Thrane'a z ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) i Monash University, każdego roku ponad 100 000 zdarzeń emitujących fale grawitacyjne jest zbyt słabych, aby detektory mogły je jednoznacznie wykryć. Fale grawitacyjne z tych zderzeń łączą się, tworząc tło fal grawitacyjnych. Podczas, gdy poszczególne zdarzenia, które się do nich przyczyniają nie mogą być rozstrzygnięte indywidualnie, naukowcy od lat próbują wykryć ten cichy szum fali grawitacyjnej.

Pomiary tła fal grawitacyjnych pomogą naukowcom badać populacje czarnych dziur na dużych odległościach, a kiedyś być może ta technika da możliwość zobaczenia fal grawitacyjnych pochodzących od Wielkiego Wybuchu, które są ukryte za falami grawitacyjnymi z czarnych dziur i gwiazd neutronowych.

Naukowcy opracowali komputerowe symulacje słabych sygnałów czarnych dziur, zbierając masy danych do momentu, aż nie byli przekonani, że – w ramach symulowanych danych – były to słabe, ale jednoznaczne dowody na połączenie się czarnych dziur. Dr Rory Smith z ARC jest optymistą, że metoda ta w zastosowaniu do rzeczywistych danych przyniesie detekcję. Według doktora Smitha, ostatnie ulepszenia w analizie danych pozwolą na wykrycie „tego, czego przez dziesięciolecia ludzie szukali”. Szacuje się, że nowa metoda jest tysiące razy bardziej czuła, co powinno doprowadzić do osiągnięcia długo poszukiwanego celu.

Warto nadmienić, że naukowcy będą mieli dostęp do nowego superkomputera uruchomionego w marcu b.r. w Swinburne University of Technology. Komputer, o nazwie OzSTAR, będzie używany przez naukowców do wyszukiwania fal grawitacyjnych spośród danych z LIGO.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
The background hum of space could reveal hidden black holes

Źródło: EurekAlert!

Na zdjęciu: Wizualizacja pokazuje rozprzestrzenianie się fal grawitacyjnych z dwóch łączących się czarnych dziur. Źródło: Henze/NASA