Honnan származik az arany?

GW170817: az első közvetlenül megfigyelt, neutroncsillag-kettősök összeolvadása által keltett gravitációs hullám

2017. augusztus 17-én a LIGO Obszervatórium mindkét lézer-interferométere újabb gravitációs hullámot észlelt, számolt be róla a LIGO Tudományos Kollaboráció és a Virgo Kollaboráció. Az előző észlelésekhez viszonyítva ez a jel sokkal tovább tartott. Az a tény, hogy a hullámot a Virgo detektor nem észlelte, lehetővé tette a forrás irányának minden eddiginél pontosabb meghatározását. 1.7 másodperccel később a kijelölt égtartományból eredő gamma-kitörést mutatott ki mind a Fermi, mind az Integral űrtávcső; 10 óra 52 perccel később a Hydra csillagkép NGC 4993 galaxisában új, kilonóvának nevezett fényforrást fedeztek fel; újabb 11 óra 36 perccel később a forrást infravörös, majd újabb 15 órával később ultraibolya tartományban is azonosították számos földi obszervatóriumban. 9 nap elteltével a Chandra űrtávcső felfedezte röntgen-sugárzását, majd 16 nappal később a Jansky Very Large Array (J VLA) rádióantenna-hálózat a rádiósugárzását is. Ez volt az első ún. többeshírnök észlelés, melyet mind gravitációs hullámok formájában, mind az elektromágneses sugárzás valamennyi tartományában megfigyelhetett a nemzetközi kutatói közösség.


Az esemény forrása egymás körül keringő két neutroncsillag volt, melyek a kibocsátott gravitációs hullámok hatására összeütköztek. Az energetikus folyamat ún. lágy gamma-kitörést hozott létre, igazolva ezzel a keletkezésükre


kep-1


ett korábbi javaslat helyességét. A folyamat során az összeütközésben felszabaduló neutronok egy sor nehéz elemet hoztak létre, közöttük aranyat és platinát. Az újonnan formálódott nehéz elemek jelenlétét a U.S. Gemini Obszervatórium, az európai Very Large Telescope és a NASA Hubble Űrteleszkópjának mérései egyaránt igazolták. Kiderült, hogy a vasnál nehezebb elemek mintegy fele ilyen neutroncsillag-összeolvadások során keletkezik, így a Földön található arany és platina túlnyomó része is így jött létre.


kep-2


A többeshírnök-észlelés segítségével a kutatók új módszerrel adták meg az Univerzum tágulását jellemző Hubble-állandó értékét, a gravitációs hullámok vizsgálatából az ún. luminozitás-távolság, az elektromágneses észlelésekkel pedig az ún. vöröseltolódás meghatározásával. Az előző detektálásokhoz hasonlóan a diszperziós relációk vizsgálata nyomán a gravitációs hullámok frekvenciáját nem találták sebességfüggőnek, amivel mind a Lorentz-invariancia sértést, mind a gravitációs hullámok fénysebességtől különböző sebességgel való terjedését sikerült kizárni.


Az eredményeket 8 rangos folyóiratokban megjelenő szakcikkben mutatta be partnereivel együtt a LIGO Tudományos Kollaboráció, melynek a Szegedi Tudományegyetem Fizika Intézetének kutatói is tagjai.


Gergely Árpád László egyetemi tanár 2000-ben honosította meg az SZTE-n a gravitációs hullámok kutatását, a feketelyuk-kettősök dinamikájának és gravitációs sugárzásának elméleti vizsgálatával. A LIGO Tudományos Kollaborációnak 2009 óta tagja, először az ELTE csoport külső tagjaként, majd 2014-től önálló SZTE-csoport vezetőjeként. Vizsgálataik kiterjednek a precesszáló feketelyuk-kettősök relativisztikus effektusaira, melyek között ún. kaméleon-pályák létezésére mutattak rá; a szekuláris fejlődés elemzésére, mellyel a spin-bolyongási effektust sikerült részletesen elemezni; a spin-átfordulás jelenségének azonosítására, mely megmagyarázza a számos X-alakú rádiógalaxis kialakulását; valamint a gravitációshullám-kereséshez használt hullámformák összehasonlítására. A szegedi LIGO-csoport adatelemző munkáit Tápai Márton, az SZTE tudományos segédmunkatársa vezeti, aki a LIGO második megfigyelési időszaka alatt háromszor kapott koordináló szerepet a LIGO Tudományos Kollaboráció adatelemző munkájában, egyik alkalommal gravitációs hullámot is azonosítva az adatsorban.


A LIGO Tudományos kollaboráció három vezető kutatójának (Ray Weiss, Kip Thorne, Barry Barish) több évtizedes eredményes munkáját 2017-ben Fizikai Nobel-díjjal jutalmazták. A kollaboráció többi tagja, köztük Gergely Árpád László és Tápai Márton pedig a következő megosztott nemzetközi kitüntetésekben részesült a gravitációs hullámok kimutatásáért: Special Breakthrough Prize in Fundamental Physics (2016), Gruber Cosmology Prize (2016), Royal Astronomical Society Group Achievement Award ’A’ (2017), Rossi Prize of the American Astronomical Society (2017) és Princess of Asturias Award for Technical and Scientific Research (2017).


A LIGO-t az NSF támogatja, a Caltech és az MIT működteti, akik egyben a projekt ötletgazdái és megépítői. Az Advanced LIGO projekt vezető pénzügyi támogatója az NSF volt, Németország (Max Planck Társaság), az Egyesült Királyság (Tudomány és Technológiai Testület), és Ausztrália (Ausztrál Kutatási Tanács) szintén jelentős kötelezettségvállalást és hozzájárulást adott a projekthez. A programban több mint 1200 tudós, több mint 100 intézményből vesz részt a világ minden tájáról a LIGO Scientific Collaboration együttműködésen keresztül, amely a GEO Kollaborációt is magába foglalja. A további partnerek listája itt található: ligo.org/partners.php


kep-3


A Virgo kollaboráció több, mint 280 fizikusból és mérnökből áll, akik 20 különböző európai kutatócsoporthoz tartoznak: hat csoport a franciaországi Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), nyolc az olaszországi Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), kettő a hollandiai Nikhef tagja; további tagok az MTA Wigner KKP Magyarországon, a POLGRAW csoport Lengyelországban, a Valenciai Egyetem Spanyolországban, és az EGO, ami az olaszországi Pisa mellett működő Virgo detektor anyaintézete.



Képgaléria

08.jpg

Rendezvénynaptár

Rendezvénynaptár *

Kövess minket

Facebook YouTube Twitter Google Plus