Forskere muliggør detektion af bemærkelsesværdige gravitationsbølgesignaler
Forskere fra University of Portsmouth's Institute of Cosmology and Gravitation (ICG) har hjulpet med at detektere et bemærkelsesværdigt gravitationsbølgesignal, som kunne indeholde nøglen til at løse et kosmisk mysterium.
Opdagelsen er fra det seneste sæt resultater, der er annonceret af LIGO-Virgo-KAGRA-samarbejdet, som omfatter mere end 1.600 videnskabsmænd fra hele verden, inklusive medlemmer af ICG, der søger at detektere gravitationsbølger og bruge dem til at udforske grundlæggende videnskab.
I maj 2023, kort efter starten af den fjerde LIGO-Virgo-KAGRA-observationskørsel, observerede LIGO Livingston-detektoren i Louisiana, USA, et gravitationsbølgesignal fra kollisionen af, hvad der højst sandsynligt er en neutronstjerne med et kompakt objekt, der er 2,5 til 4,5 gange vores sols masse.
Neutronstjerner og sorte huller er begge kompakte objekter, de tætte rester af massive stjerneeksplosioner. Det, der gør dette signal, kaldet GW230529, spændende, er massen af det tungere objekt. Det falder inden for et muligt massegab mellem de tungeste kendte neutronstjerner og de letteste sorte huller. Gravitationsbølgesignalet alene kan ikke afsløre arten af dette objekt. Fremtidige detekteringer af lignende hændelser, især dem, der ledsages af udbrud af elektromagnetisk stråling, kunne hjælpe med at løse dette.
"Denne påvisning, det første af vores spændende resultater fra den fjerde LIGO-Virgo-KAGRA observationskørsel, afslører, at der kan være en højere frekvens af lignende kollisioner mellem neutronstjerner og sorte huller med lav masse, end vi tidligere troede," siger Dr. Jess McIver, assisterende professor ved University of British Columbia og stedfortrædende talsmand for LIGO Scientific Collaboration.
Da denne begivenhed kun blev set af én gravitationsbølgedetektor, bliver det sværere at vurdere, om den er ægte eller ej.
Dr. Gareth Cabourn Davies, en forskningssoftwareingeniør i ICG, udviklede værktøjerne, der blev brugt til at søge efter begivenheder i en enkelt detektor. Han sagde:"At bekræfte begivenheder ved at se dem i flere detektorer er et af vores mest kraftfulde værktøjer til at adskille signaler fra støj. Ved at bruge passende modeller af baggrundsstøjen kan vi bedømme en begivenhed, selv når vi ikke har en anden detektor at støtte op, hvad vi har set."
Før påvisningen af gravitationsbølger i 2015 blev masserne af sorte huller med stjernemasse primært fundet ved hjælp af røntgenobservationer, mens masserne af neutronstjerner blev fundet ved hjælp af radioobservationer. De resulterende målinger faldt i to adskilte områder med et mellemrum mellem dem fra omkring to til fem gange vores sols masse. I årenes løb har et lille antal målinger grebet ind i massekløften, som fortsat er meget omdiskuteret blandt astrofysikere.
Analyse af signalet GW230529 viser, at det kom fra sammensmeltningen af to kompakte objekter, den ene med en masse mellem 1,2 og 2,0 gange vores sols masse og den anden lidt mere end dobbelt så massiv.
Selvom gravitationsbølgesignalet ikke giver nok information til med sikkerhed at bestemme, om disse kompakte objekter er neutronstjerner eller sorte huller, forekommer det sandsynligt, at det lettere objekt er en neutronstjerne og det tungere objekt et sort hul. Forskere i LIGO-Virgo-KAGRA Collaboration er sikre på, at den tungere genstand er inden for massegabet.
Gravitationsbølgeobservationer har nu givet næsten 200 målinger af kompakte objektmasser. Af disse kan kun én anden fusion have involveret et kompakt objekt med massegab – signalet GW190814 kom fra fusionen af et sort hul med et kompakt objekt, der overstiger massen af de tungeste kendte neutronstjerner og muligvis inden for massegabet.
"Mens tidligere beviser for massegab-objekter er blevet rapporteret både i gravitations- og elektromagnetiske bølger, er dette system især spændende, fordi det er den første gravitationsbølgedetektering af et massegab-objekt parret med en neutronstjerne," siger Dr. Sylvia Biscoveanu fra Northwestern University. "Observationen af dette system har vigtige implikationer for både teorier om binær evolution og elektromagnetiske modstykker til fusioner af kompakte objekter."
Det fjerde observationsforløb er planlagt til at vare i 20 måneder inklusive et par måneders pause for at udføre vedligeholdelse af detektorerne og foretage en række nødvendige forbedringer. Inden den 16. januar 2024, hvor den nuværende pause startede, var i alt 81 signifikante signalkandidater blevet identificeret. GW230529 er den første af disse, der bliver offentliggjort efter en detaljeret undersøgelse.
Det fjerde observationsforløb genoptages den 10. april 2024 med LIGO Hanford-, LIGO Livingston- og Jomfru-detektorerne, der arbejder sammen. Løbet vil fortsætte indtil februar 2025 uden yderligere planlagte pauser i observation.
Mens observationskørslen fortsætter, analyserer LIGO-Virgo-KAGRA-forskere dataene fra den første halvdel af kørslen og tjekker de resterende 80 signifikante signalkandidater, der allerede er blevet identificeret. Ved udgangen af den fjerde observationskørsel i februar 2025 bør det samlede antal observerede gravitationsbølgesignaler overstige 200.
Et arbejdspapir, der beskriver resultaterne, er blevet offentliggjort sammen med et resumé.
Flere oplysninger: Papir:Observation af gravitationsbølger fra sammensmeltningen af et 2,5-4,5 M⊙ kompakt objekt og en neutronstjerne
Forskningsresumé:GW230529:Observation af sammensmeltningen af en neutronstjerne og et ukendt kompakt objekt
Leveret af University of Portsmouth
Varme artikler
-
Opfindsomhed Mars Helicopter spotter Perseverance fra ovenDette billede af South Séítah-regionen i Jezero Crater blev taget af NASAs Ingenuity Mars Helicopter under sin 11. flyvning den 4. august. Kredit:NASA/JPL-Caltech Kan du se NASAs nyeste rover på d -
Sådan fungerer område 51Område 51 er omgivet af advarselsskilte som dette. iStockphoto/Thinkstock I årtier, en amerikansk militærinstallation placeret cirka 161 kilometer nord for Las Vegas havde været en af de værst beva -
Enhver udfordring vil astronauter møde på en flyvning til MarsKunstnerens indtryk af Mars Base Camp i kredsløb om Mars. Når missionerne til Mars begynder, en af de største risici vil være den, der udgøres af rumstråling. Kredit:Lockheed Martin I 1972, rumk -
Overraskende twist antyder, at stjerner vokser konkurrencedygtigtEt hidtil uset kort i høj opløsning over Orion-tågehoben, der viser nyfødte stjerner (orange firkanter), gravitationelt kollapsende gaskerner (røde cirkler), og ikke-sammenfaldende gaskerner (blå kryd
- Forskere løser 3-D struktur af nanomaskine, der gør tuberkulose virulent
- Video:Højtflyvende, iøjnefaldende droner indsamler data fra storme
- Solskjoldslag fuldt integreret på NASAs James Webb Space Telescope
- Langtidslogningsundersøgelse viser virkninger på chimpanser og gorillaer i Republikken Congo
- Vandforurenende stoffer
- Livscyklus af Bats