Ανιχνεύθηκαν οι πρώτες δύο περιπτώσεις κατακλυσμιαίας συγχώνευσης μαύρης τρύπας με άστρο νετρονίων

Δύο περιπτώσεις κατακλυσμικής συγχώνευσης μελανών οπών με άστρα νετρονίων επιβεβαίωσαν για πρώτη φορά οι αστροφυσικοί. Με τη βοήθεια των βαρυτικών κυμάτων που δημιουργήθηκαν και ταξίδεψαν έως τη Γη, τα δύο περιστατικά ανιχνεύθηκαν από τα παρατηρητήρια βαρυτικών κυμάτων LIGO (ΗΠΑ) και VIRGO (Ευρώπης) με διαφορά δέκα ημερών το ένα επεισόδιο από το άλλο. Και στις δύο περιπτώσεις, πιθανότατα, η μαύρη τρύπα «κατάπιε» ολόκληρο το άστρο νετρονίων.

Τι μπορούν να αποκαλύψουν τα βαρυτικά κύματα για τη σκοτεινή ύλη;

Η συνεργασία NANOGrav πρόσφατα κατέγραψε τα πρώτα σημάδια βαρυτικών κυμάτων πολύ χαμηλής συχνότητας (nanohertz). Οι ερευνητές ανέλυσαν τα δεδομένα και, ειδικότερα, εξέτασαν το ενδεχόμενο αν αυτό μπορεί να δείξει μία νέα φυσική πέρα ​​από το καθιερωμένο μοντέλο.

Οι ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων συνέλαβαν την πιο μεγάλη και μακρινή συγχώνευση δύο μαύρων τρυπών

Η κατακλυσμική σύγκρουση και συγχώνευση δύο μαύρων τρυπών, των πιο μακρινών και με μεγαλύτερη μάζα μέχρι σήμερα που έχουν ανακαλυφθεί με τη βοήθεια των βαρυτικών κυμάτων, είναι το νέο επίτευγμα των ανιχνευτών LIGO και VIRGO. Από τη σύγκρουση, που συνέβη όταν το σύμπαν είχε σχεδόν τη μισή σημερινή ηλικία του, περίπου επτά δισεκατομμύρια έτη, προέκυψε μια μαύρη τρύπα με μάζα όσο 142 ήλιοι, ενώ παράλληλα στο σύμπαν εκτοξεύθηκαν βαρυτικά κύματα με ενέργεια όσο οκτώ ήλιοι.

Γιατί δεν φτάνουν τα κύματα βαρύτητας και το φως ταυτόχρονα;

Εάν οι ισχύοντες νόμοι της φυσικής μας είναι σωστοί, η ταχύτητα διάδοσης των βαρυτικών κυμάτων πρέπει να είναι ακριβώς ίση με την ταχύτητα του φωτός. Και όμως, όταν είδαμε την πρώτη συγχώνευση δύο άστρων νετρονίων στις 17 Αυγούστου 2017, τόσο με τα βαρυτικά κύματα όσο και με το φως (από ένα συμβάν 130 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά μας), τα κύματα βαρύτητας έφτασαν εδώ πρώτα σχεδόν 2 δευτερόλεπτα πιο νωρίς. Ποια είναι η εξήγηση;

Βαρυτικά κύματα υπαινίσσονται ότι μια μαύρη τρύπα καταβροχθίζει ένα άστρο νετρονίων

Τα παρατηρητήρια βαρυτικών κυμάτων LIGO και VIRGO έχουν εντοπίσει βαρυτικά κύματα ασυνήθιστου τύπου, που μπορεί να είναι η πρώτη ανίχνευση μιας μαύρης τρύπας που καταβροχθίζει ένα άστρο νετρονίων, 500 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Εάν επιβεβαιωθεί, θα ήταν η πρώτη απόδειξη της ύπαρξης τέτοιων δυαδικών συστημάτων. Τα νέα έρχονται μόλις μια μέρα αφού οι αστρονόμοι είχαν εντοπίσει βαρυτικά κύματα από τη συγχώνευση δύο αστέρων με νετρόνια για δεύτερη φορά.

Τα κύματα βαρύτητας συμβάλλουν στην ανακάλυψη των μαύρων οπών και ίσως της σκοτεινής ύλης και των θεωρητικών σωματιδίων

Τα κύματα βαρύτητας – οι αόρατοι κυματισμοί στον χωρόχρονο που εντοπίστηκαν για πρώτη φορά το 2015 – ανοίγουν μια νέα εποχή στην αστρονομία, που επιτρέπει στους επιστήμονες να δουν τμήματα του σύμπαντος που θεωρούνταν έως τώρα αόρατα, όπως οι μαύρες τρύπες, η σκοτεινή ύλη και τα αξιόνια – κάποια υποθετικά σωματίδια.

Το LIGO εντόπισε άλλο ένα βαρυτικό κύμα λίγο μετά την επανενεργοποίηση του την 1η Απριλίου

Το LIGO είναι πάλι πίσω μετά από μήνες αναβαθμίσεων του. Το παρατηρητήριο βαρυτικών κυμάτων ήδη εντόπισε άλλο ένα ζεύγος μαύρων οπών που συγκρούστηκε. Τώρα που αναβαθμίστηκαν οι διπλοί ανιχνευτές στο Λίβινγκστον της Λουιζιάνα και στο Χάνφορντ της Ουάσιγκτον αναμένουμε να δούμε περίπου ένα σύνολο βαρυτικών κυμάτων αυτή την εβδομάδα. Και μόλις μία εβδομάδα μετά την επανενεργοποίηση των ανιχνευτών του, η προσδοκία αυτή γίνεται ήδη πραγματικότητα με την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων από δύο μαύρες τρύπες που συγχωνεύτηκαν, σχεδόν, 5 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά μας. Το LIGO πραγματοποίησε αυτή την ανακάλυψη σε συνεργασία με το Παρατηρητήριο Βαρυτικών Κυμάτων VIRGO στην Ιταλία.

Δανοί φυσικοί αμφισβητούν την ανίχνευση των κυμάτων βαρύτητας

Η πρώτη άμεση ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων ανακοινώθηκε στις 11 Φεβρουαρίου 2016 και προκάλεσε πρωτοσέλιδα σε όλο τον κόσμο, απέσπασε το βραβείο Νόμπελ Φυσικής του 2017 και ξεκίνησε επίσημα μια νέα εποχή, αυτής της αποκαλούμενης αστρονομίας «πολλών αγγελιοφόρων». Ωστόσο, μια ομάδα φυσικών στο Ινστιτούτο Niels Bohr της Κοπεγχάγης, λέει ότι η ανίχνευση αυτή είναι αμφισβητήσιμη με βάση τη δική της ανεξάρτητη ανάλυση δεδομένων που πραγματοποιήθηκε τα τελευταία δυόμισι χρόνια.

Τα βαρυτικά κύματα δείχνουν πόσο γρήγορα το σύμπαν επεκτείνεται

Το πρώτο βαρυτικό κύμα που παρατηρήθηκε από μια συγχώνευση δύο άστρων νετρονίων δίνει τη δυνατότητα στους επιστήμονες για μια ολόκληρη σειρά νέων ανακαλύψεων. Μεταξύ αυτών είναι μια ακριβέστερη μέτρηση της σταθεράς Hubble, η οποία καταγράφει πόσο γρήγορα διαστέλλεται το σύμπαν μας. Από τη Μεγάλη Έκρηξη, όλο το σύμπαν συνεχώς διαστέλλεται και αποδεικνύεται, επίσης, ότι αυτό συμβαίνει ταχύτερα και ταχύτερα – ο ρυθμός δηλαδή της διαστολής αυξάνεται.

Τα κύματα βαρύτητας δεν προσφέρουν ενδείξεις για επιπλέον διαστάσεις

Ενώ η περυσινή ανακάλυψη των βαρυτικών κυμάτων από συγκρουόμενα αστέρια νετρονίων ταρακούνησαν τον επιστημονικό κόσμο, αυτά δεν φαίνεται να δείχνουν την ύπαρξη επιπλέον χωρικών διαστάσεων στο σύμπαν βάσει των δεδομένων από τα βαρυτικά κύματα, όπως λένε αστρονόμοι του Πανεπιστημίου του Σικάγου. Η έρευνά τους, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, είναι μία από τις πολλές δημοσιεύσεις μετά την ανακοίνωση πέρυσι ότι ο ανιχνευτής LIGO είχε εντοπίσει μια σύγκρουση άστρων νετρονίων .

Βαρυτικά κύματα μπορούν να δώσουν και οι σκουληκότρυπες που συγκρούονται

Τα βαρυτικά κύματα που ανιχνεύονται από τη συγχώνευση μαύρων οπών στο LIGO, ίσως να προέρχονται από τη σύγκρουση όχι μαύρων οπών αλλά σκουληκότρυπων. Όταν δύο σκουληκότρυπες συγκρούονται, θα μπορούσαν να παράγουν κυματισμούς στον χωροχρόνο που μεταφέρονται πολύ μακριά τους. Και τα μελλοντικά μέσα ανίχνευσης, όπως το ανανεωμένο LIGO, θα μπορούσαν να ανιχνεύσουν αυτή την «ηχώ» της βαρύτητας, παρέχοντας αποδείξεις ότι αυτές οι υποθετικές σήραγγες του χωροχρόνου (σκουληκότρυπες) υπάρχουν στην πραγματικότητα, αναφέρει μια νέα δημοσίευση.

Τα βαρυτικά κύματα αναγγέλλουν τη γέννηση μιας μαύρης τρύπας

Τώρα που έχουμε αστρονομία βαρυτικών κυμάτων, μπορούμε να μελετήσουμε ισχυρά κατακλυσμιαία γεγονότα, όπως τη συγχώνευση δύο γιγάντιων αστρονομικών σωμάτων. Οι πρώτες παρατηρήσεις των βαρυτικών κυμάτων είδαν μαύρες τρύπες, αλλά τον Αύγουστο του 2017 παρατηρήσαμε βαρυτικά κύματα από τη συγχώνευση δύο άστρων νετρονίων. Αυτό μας επέτρεψε να μελετήσουμε πώς αυτά τα αστέρια νετρονίων μπορούν να παράγουν μαύρες τρύπες.

Ο ήχος του μακρινού διαστήματος μπορεί να αποκαλύψει κρυφές μαύρες τρύπες

Το βαθύ διάστημα δεν είναι τόσο αθόρυβο όσο πιστεύαμε έως τώρα. Κάθε λίγα λεπτά ένα ζεύγος μαύρων οπών συγκρούεται και αυτές οι κατακλυσμιαίες συγκρούσεις απελευθερώνουν κυματισμούς στον ιστό του χωροχρόνου, γνωστοί ως κύματα βαρύτητας. Τώρα φυσικοί του αυστραλέζικου Πανεπιστημίου Monash έχουν αναπτύξει έναν τρόπο να ακούσουν τα γεγονότα αυτά. Τα κύματα βαρύτητας από συγχωνεύσεις μαύρων οπών αποτυπώνουν ένα χαρακτηριστικό ‘τσιριχτό’ ήχο στα δεδομένα που συλλέγονται από τους ανιχνευτές των βαρυτικών κυμάτων. Η νέα τεχνική αναμένεται να αποκαλύψει την παρουσία χιλιάδων κρυμμένων έως τώρα μαύρων τρυπών, ξεδιπλώνοντας έτσι τις κραυγές τους μέσα από μια φαινομενικά ήσυχη κατάσταση.

Τα βαρυτικά κύματα μας αποκαλύπτουν την σταθερά Hubble και το πόσο γρήγορα διαστέλλεται το σύμπαν

Το 2016 οι αστρονόμοι πραγματοποίησαν την πρώτη ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων εξ αιτίας της συγχώνευσης δύο μαύρων οπών. Και έτσι μας έδωσε έναν εντελώς νέο τρόπο να δούμε τον Κόσμο. Τώρα πια δεν περιοριζόμαστε από την εκπομπή και την απορρόφηση του φωτός από την ύλη. Μπορούμε να εξερευνήσουμε το σύμπαν μέσα από κυματισμούς στον ιστό του ίδιου του χωροχρόνου. Μέσα δε από πρόσφατες παρατηρήσεις μπορούμε να μελετήσουμε την πιο μυστηριώδη άποψη του χωροχρόνου, γνωστή και ως σκοτεινή ενέργεια.

Η κορυφαία επιστημονική είδηση για το 2017 είναι για 2η χρονιά τα βαρυτικά κύματα

Στην επιστήμη, η πρόοδος σπάνια έρχεται με παρόμοιο τρόπο. Λοιπόν, τώρα, έρχεται επί δύο συνεχόμενα χρόνια. Η πρώτη άμεση ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων, η κορυφαία ιστορία το 2016, ξεκίνησε από ένα είδος οραματισμού της αστρονομίας με σκοπό να ξεκλειδώσει κάποια – ανυπόστατα μέχρι τότε – μυστικά του κόσμου. Η κορυφαία είδηση του 2017, είναι μια σύγκρουση δύο άστρων νετρονίων, που δεν είχαμε δει ποτέ, και η οποία επικύρωσε αμέσως μερικές θεωρίες στη φυσική και σκότωσε άλλες. Και έτσι αυτός ο νέος τρόπος για να διερευνηθούν τα κοσμικά μυστήρια κερδίζει πάλι την κορυφαία διάκριση φέτος στο Science News.

5η ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων από δύο μαύρες τρύπες

Οι ερευνητές των δύο αμερικανικών ανιχνευτών LIGO ανακοίνωσαν ότι ανίχνευσαν για 5η φορά βαρυτικά κύματα από το διάστημα. Αυτήν τη φορά τα βαρυτικά κύματα εκτιμάται ότι προέρχονται από τη συγχώνευση δύο σχετικά «ελαφριών» μαύρων οπών με μάζες 7 και 12 φορές μεγαλύτερες από τη μάζα του Ήλιου, σε απόσταση περίπου ενός δισεκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη.

Ανίχνευσαν όχι μόνο βαρυτικά κύματα αλλά και την ακτινοβολία που εκπέμφθηκε από την πηγή τους

Σε συνέντευξη Τύπου που παραχωρήθηκε από τη NASA και τη συνεργασία των ανιχνευτών LIGO – Virgo στην Ουάσινγκτον, ανακοινώθηκε ότι για πρώτη φορά οι επιστήμονες παρατήρησαν τη σύγκρουση άστρων νετρονίων. Σε αυτή συμμετείχε και η Ελληνίδα αστροφυσικός, Βίκυ Καλογερά, ηγετικό στέλεχος του LIGO, η οποία ανέφερε ότι το συμβάν που παρατήρησαν «είναι πολύ σπάνιο. Ο μόνος τρόπος για να τα παρατηρήσουμε είναι το γεγονός ότι η συνεργασία των ανιχνευτών VIRGO – LIGO παρακολουθεί συνεχώς δεκάδες εκατομμύρια γαλαξίες».

Το χρονικό της ιστορικής ανακάλυψης μιας κολοσσιαίας σύγκρουσης άστρων νετρονίων

Στις 17 Αυγούστου 2017 ανιχνεύεται, σχεδόν ταυτόχρονα, από τα δύο συμβολόμετρα του LIGO σε συνεργασία με το VIRGO, το βαρυτικό κύμα GW170817 από μια νέα πηγή, με διαφορετική “υπογραφή” από τα βαρυτικά κύματα που ανιχνεύτηκαν από τη σύγκρουση δύο μαύρων οπών το Σεπτέμβριο του 2015. Αυτό το νέο βαρυτικό κύμα διαρκεί πολύ περισσότερο, λίγο παραπάνω από ενάμιση λεπτό, ενώ έκανε 130 εκατομμύρια χρόνια και δυο μήνες για να φτάσει σε μας. Προερχόταν από τη σύγκρουση διπλού συστήματος αστέρων νετρονίων.

Προσομοίωση στρεβλωμένου χωροχρόνου γύρω από συγκρουόμενες μαύρες τρύπες από το LIGO

Μια προσομοίωση που δείχνει τη στρέβλωση του χωροχρόνου γύρω από δύο συγκρουόμενες μαύρες τρύπες, οι οποίες παρατηρήθηκαν από το παρατηρητήριο LIGO στις 14 Σεπτεμβρίου, 2015.. Το LIGO ανίχνευσε βαρυτικά κύματα που δημιουργήθηκαν από την συγχώνευση τους – και που η ανθρωπότητα για πρώτη φορά ήρθε σε επαφή με τα κύματα βαρύτητας και τις συγκρούσεις μαύρων οπών. Τα βαρυτικά κύματα είναι κυματισμοί στον ιστό του χωροχρόνου.

Επιβεβαιώνοντας τον Αϊνστάιν με τον εντοπισμό των βαρυτικών κυμάτων

GW150914 είναι ο κωδικός που δηλώνει τον πρώτο στην Ιστορία εντοπισμό βαρυτικών κυμάτων, στις 14 Σεπτεμβρίου του 2015. Την θεωρητική ύπαρξή τους είχε προβλέψει ο Αϊνστάιν με τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας το 1915, όμως χρειάστηκε να περάσει ένας ολόκληρος αιώνας για να επιβεβαιωθεί πειραματικά η ύπαρξή τους. Έτσι οι τρεις επιστήμονες που βρίσκονται πίσω από αυτό το κατόρθωμα βραβεύτηκαν με το Νομπέλ Φυσικής 2017. Οι Ράινερ Βάις, Κιπ Θορν και Μπάρι Μπάρις.