Až dosud jsme detekovali pouze gravitační vlny pocházející z binárních systémů, ze sloučení černých děr nebo neutronových hvězd. Vědci z Northwestern University však potenciálně objevili nový nebinární zdroj gravitačních vln: „kokon“ trosek, který se tvoří kolem umírající masivní hvězdy.
Gravitační vlny jsou neviditelné, ale neuvěřitelně rychlé vlnění v časoprostoru způsobené některými z nejnásilnějších energetických procesů ve vesmíru. Gravitační vlny, které se pohybují rychlostí světla, stlačují a natahují vše, co projdou.
Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) v USA je speciálně navržen pro detekci gravitačních vln. Stejně jako interferometr Virgo v Itálii a detektor gravitačních vln Kamioka (KAGRA) v Japonsku umožňuje LIGO vědcům používat informace, které shromáždí, k analýze našeho vesmíru. Až dosud byly gravitační vlny pozorovány z binárních systémů, dvou astronomických těles – jako jsou černé díry nebo neutronové hvězdy – dostatečně blízko, že jejich gravitační přitažlivost způsobila, že se vzájemně obíhají.
Nyní vědci z Northwestern University v Illinois tvrdí, že můžeme měřit gravitační vlny pocházející z jediného nebinárního zdroje: „kokony“ trosek kolem umírajících hmotných hvězd.
„K dnešnímu dni LIGO detekovalo pouze gravitační vlny z binárních systémů, ale jednoho dne detekuje první nebinární zdroj gravitačních vln,“ řekl Ore Gottlieb, hlavní autor studie. „Kokony jsou jedním z prvních míst, která bychom měli hledat pro tento typ zdroje.“
Supernova s kolapsem jádra je masivní hvězda, která prošla gravitačním kolapsem a je v posledních fázích života. Jeho kolaps je spojen s dlouhotrvajícími gama záblesky, které se jeví jako energetické výtrysky, které způsobí, že hvězdný materiál vytvoří kokon ve tvaru přesýpacích hodin, když je vytlačen z hvězdy.
„Jet vystartuje hluboko uvnitř hvězdy a pak si provrtá cestu ven, aby unikl,“ řekl Gottlieb. „Je to jako když vyvrtáte díru do zdi. Rotující vrták narazí na zeď a úlomky se vysypou ze zdi. Vrták dává tomuto materiálu energii. Podobně proud prorazí hvězdu, což způsobí, že se materiál hvězdy zahřeje a rozlije se. Tyto úlomky tvoří horké vrstvy kokonu.“
Vědci použili simulace k modelování kolapsu hmotné hvězdy od okamžiku, kdy se hvězda zhroutila do černé díry, až do úniku jetu. Poprvé prokázali, že kokon může vysílat detekovatelné gravitační vlny. To je podle výzkumníků vhodnější než hledat gravitační vlny z gama záblesků nebo supernov, které se vyskytují na frekvenci, kterou LIGO nemusí být schopno detekovat.
„Supernovy jsou spíše kulové a symetrické, takže kulové exploze nemění vyvážené rozložení hmoty ve hvězdě, aby vyzařovaly gravitační vlny,“ řekl Gottlieb. „Gamma záblesky trvají desítky sekund, takže frekvence je velmi malá – nižší než frekvenční pásmo, na které je LIGO citlivé.“
Na druhou stranu jsou kokony asymetrické a vysoce energetické, což by podle vědců mělo znamenat, že je LIGO zvedne. A mají potenciál poskytnout další informace.
„Naše studie je výzvou pro komunitu, aby se podívala na kokony jako na zdroj gravitačních vln,“ řekl Gottlieb. „Víme také, že kokony vyzařují elektromagnetické záření, takže by to mohly být události s více posly.“ Jejich studiem bychom se mohli dozvědět více o tom, co se děje v nejvnitřnější části hvězd, o vlastnostech výtrysků a jejich výskytu při explozích hvězd.“
Studie byla publikována v časopise ArXiv a níže uvedené video, vytvořené Northwestern University, ilustruje, jak by zámotek umírající hvězdy vytvořil gravitační vlnu.
Kokon umírající hvězdy vysílá gravitační vlny
Zdroj: Northwestern University
Čerpáme z těchto zdrojů: google.com, science.org, newatlas.com, wired.com, pixabay.com