Videón a Tejútrendszer gravitációs hullámainak térképe

NASA gravitációs hullámok hullám kvantumgravitáció

Kép: NASA’s Goddard Space Flight Center

A Tejútrendszerről készült egy térkép a gravitációs hullámok ‘jelenlétében’, ez pedig előrevetíti, hogy mit fognak megfigyelni a jövőbeli űreszközeink.

A földi detektorok triumvirátusa, az amerikai LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), az olaszországi Virgo és a japán KAGRA eddig több mint 90 gravitációs hullámeseményt észlelt a Space.com szerint. Mindezek az észlelt események csillagtömegű fekete lyukak és/vagy neutroncsillagok összeolvadásai távoli galaxisokban. A Tejútrendszerből származó gravitációs hullámeseményeket azonban nem találtak.

A mi galaxisunk azonban tele van úgynevezett ultrakompakt kettőscsillagokkal, amelyek valaha kettőscsillagok voltak, de azóta csillagmaradványokká amortizálódtak.

“A Tejútrendszert javarészt kettős rendszerek töltik ki. Arra számítunk, hogy sokukban kompakt objektumok, például fehér törpék, neutroncsillagok és fekete lyukak vannak szoros pályán”, mondta Cecilia Chirenti, a Marylandi Egyetem és a NASA Goddard Űrrepülési Központjának munkatársa. “De egy űrmegfigyelőre van szükségünk ahhoz, hogy “meghalljuk” őket, mert gravitációs hullámaik túl alacsony frekvenciájúak a földi detektorok számára.”

Kezdődik a hajsza a Tejútrendszer gravitációs hullámai után?

A Földhöz kötött obszervatóriumok, mint például a LIGO, képesek 5 és 20 000 Hertz közötti frekvenciájú gravitációs hullámok észlelésére. A galaxisunkban található ultrakompakt kettőscsillagok, ahogy spirálisan keringenek egymás körül és végül összeolvadnak, milliHertz-es frekvenciájúak.

Több űrbe telepített gravitációs hullámdetektor is készül. Az Európai Űrügynökség lézer-interferométeres űrantennája (LISA) áll az élen, amelynek indítását a 2030-as évekre tervezik, míg a kínai tudósok két koncepcióval is rendelkeznek, amelyek a TianQin, illetve a Taiji nevet viselik.

Chirenti tagja a NASA Goddard laboratórium Kaitlyn Szekerczes vezette csapatának, akik most szimulálták a Tejútrendszer ultrakompakt kettőscsillagai által kibocsátott gravitációs hullámokat. Az így kapott kép azt mutatja, hogy az olyan obszervatóriumok, mint a LISA, képesek lesznek a Tejútrendszert a gravitációs hullámok szempontjából is tanulmányozni. Úgy, ahogyan a csillagászok a röntgen-, gamma- stb. sugárzást vizsgálják. A szimulált képen a Tejútrendszer korongjának síkjában koncentrálódó és a galaktikus nyúlványokba kiáramló kettőscsillagok láthatók.

“A mi képünk egyenértékű egy bizonyos típusú fényben, például a látható, infravörös vagy röntgensugárzásban lévő égbolt képével” – mondta James Ira Thorpe, a NASA munkatársa. “A gravitációs hullámok alapján teljesen más módon figyelhetjük meg az univerzumot, és ez a kép ezt valóban jól érzékelteti.”

A csillagászok eddig csak néhány olyan ultrakompakt kettőscsillagról tudnak, amelyek keringési ideje egy óránál rövidebb. Ez már elég közel helyezné az objektumokat egymáshoz ahhoz, hogy észlelhető gravitációs hullámokat sugározzanak. Megtalálásuk nehéz, mivel a neutroncsillagok és a fekete lyukak nem bocsátanak ki sok fényt. Viszont itt jön majd a képbe a LISA. Az ultrakompakt kettős objektumoknak fényesen kellene sugározniuk a gravitációs hullámokat, így a LISA több tízezer ilyen objektumot fedezhet fel.

Minél rövidebb egy ultrakompakt kettőscsillag keringési periódusa, annál nagyobb a frekvenciája, és annál kisebb az amplitúdója az általa kibocsátott hullámoknak. Ha nagyon közel vannak egymáshoz, akkor még tömegátadás is történhet a két objektum között, amit a csillagászok nyomon követhetnek. A tudósok az elektromágneses és a gravitációs hullámok megfigyelésének ezt a fúzióját “multi-messenger”, azaz több-hírvivős csillagászatnak nevezik.