Nowa era badań fal grawitacyjnych. "Zrobiliśmy krok dalej w głąb kosmosu"

Symulacja połączenia dwóch czarnych dziur
Symulacja połączenia dwóch czarnych dziur
NASA/C. Henze
Symulacja połączenia dwóch czarnych dziurNASA/C. Henze

Konsorcja Virgo Collaboration i LIGO Scientific Collaboration ogłosiły pierwszą wspólną detekcję fal grawitacyjnych. Zostały one wyemitowane w ostatnich chwilach przed połączeniem dwóch czarnych dziur. Obserwacja pozwala na przybliżone określenie miejsca emisji sygnału, co otwiera nowy rozdział w astrofizyce.

Nie jest to pierwszy raz, kiedy udało się zaobserwować fale grawitacyjne podczas zlewania się dwóch czarnych dziur. Dotychczas dokonano tego trzykrotnie. Czwarta jednak ma ważne astronomiczne konsekwencje. Jest to też pierwszy statystycznie istotny sygnał fali grawitacyjnej zarejestrowany przez detektor Advanced Virgo.

GW170814 (nazwa sygnału fal) oznacza początek nowego, ekscytującego rozdziału w tworzącej się na naszych oczach astronomii fal grawitacyjnych.

Ogłoszenie tego odkrycia zostało przedstawione na konferencji prasowej w trakcie szczytu ministrów nauki krajów G7, który odbywa się w dniach 27-28 września w miejscowości Venaria Reale koło Turynu. W ogłoszeniu odkrycia wziął udział prof. Andrzej Królak (NCBJ i IM PAN) lider zespołu PolGraw.

Lokalizacja źródła fali grawitacyjnejLIGO/VIRGO

Międzynarodowe odkrycie

Jak czytamy w komunikacie prasowym polskiej grupy Virgo-POLGRAW, odkrycie to ujawnia naukowy potencjał sieci złożonej z trzech, a nie dwóch jak do tej pory, detektorów fal grawitacyjnych, wyrażony przez lepszą lokalizację źródła fal grawitacyjnych na niebie i możliwość badania polaryzacji tych fal.

Tej przełomowej obserwacji detektory dokonały 14 sierpnia 2017 roku o godzinie 10:30:43 czasu UTC. Uczestniczyły w niej dwa amerykańskie detektory należące do LIGO (Laserowe Interferometryczne Obserwatorium Fal Grawitacyjnych) położone w Livingstone w stanie Luizjana i w Hanford w stanie Waszyngton oraz detektor Advanced Virgo, znajdujący się w Europejskim Obserwatorium Grawitacyjnym (EGO) w Cascinie w pobliżu Pizy we Włoszech.

Co tak naprawdę udało się zaobserwować?

To fale grawitacyjne wytworzone w procesie zlewania się dwóch czarnych dziur o masach gwiazdowych.

- Jest rzeczą wspaniałą móc zobaczyć pierwszy sygnał fali grawitacyjnej w naszym nowym detektorze Advanced Virgo i to zaledwie dwa tygodnie licząc od momentu, gdy detektor zaczął oficjalnie zbierać dane - mówi Jo van den Brand z Nikhef i VU University Amsterdam, rzecznik konsorcjum Virgo Collaboration.

- To wielka nagroda za całą pracę włożoną w projekt Advanced Virgo, w ramach którego przeprowadzono trwającą sześć ostatnich lat modernizację detektora - dodaje.

Symulacja zderzenia dwóch czarnych dziur
Symulacja zderzenia dwóch czarnych dziurNASA's Goddard Space Flight Center/P. Cowperthwaite, Univ. of Maryland

Połączenie czarnych dziur

Fale grawitacyjne są określane jako "zmarszczki" w przestrzeni i czasie. Te, które udało się teraz zarejestrować, zostały wyemitowane w czasie ostatnich chwil przed połączeniem się dwóch czarnych dziur o masach około 31 i 25 mas Słońca i położonych w odległości około 1,8 mld lat świetlnych od nas.

Rotująca czarna dziura, która powstała po tym zdarzeniu, ma masę około 53 mas Słońca, co oznacza, że w czasie zlewania się czarnych dziur około 3 masy Słońca zostały zamienione w energię wypromieniowanych fal grawitacyjnych.

Jak zapowiadają naukowcy, to dopiero początek takich obserwacji. W kolejnej kampanii obserwacyjnej planowanej na jesień 2018 roku spodziewają się jednej lub więcej takich detekcji tygodniowo.

Nowe możliwości

Fakt, że detektor Advanced Virgo jest położony na innym kontynencie niż detektory LIGO sprawia, że możliwe jest testowanie innych przewidywań ogólnej teorii względności niż do tej pory. Na przykład badanie polaryzacji fal grawitacyjnych.

Jak informują naukowcy, wstępna analiza ostatniego sygnału (GW170814) pozwala przetestować dwa skrajne przypadki: z jednej strony hipotezę, że fala posiada jedynie polaryzację dopuszczoną przez ogólną teorię względności, a z drugiej przypuszczenie, że polaryzacja fali jest całkowicie niezgodna z tą teorią. Analiza pokazała, że przewidywania teorii Einsteina są zgodne z obserwacjami.

- Przez wiele lat członkowie konsorcjów Virgo Collaboration i LSC wspólnie analizowali dane, by wydobyć cenne informacje z zarejestrowanego sygnału. Jednoczesne obserwacje prowadzone przez trzy detektory otwierają nowe możliwości, pozwalając na przeprowadzanie dalszych fundamentalnych testów przewidywań teoretycznych - mówi Fréderique Marion, doświadczona badaczka z LAPP w Annecy we Francji.

Lokalizacja źródła fali grawitacyjnej zaobserwowanej jako GW170814 (współprace naukowe LIGO i VIRGO)współprace naukowe LIGO i VIRGO

Wizjonerski cel

Detektor Advanced Virgo został uruchomiony w lutym 2017 r. Giovanni Losurdo z INFN, który miał wielki wkład w doprowadzeniu projektu Advanced Virgo do końca, mówi:

- Ta detekcja jest kamieniem milowym dla wszystkich ludzi, którzy poświęcili swój czas na rozpoczęcie, urzeczywistnienie i działanie Virgo i Advanced Virgo, przede wszystkim dla Alaina Brilleta i Adalberto Giazotto. Całe przedsięwzięcie opierało się od samego początku na wizjonerskim celu: utworzenia sieci detektorów zdolnej do lokalizacji źródła na niebie i rozpoczęcia badania Wszechświata w wieloaspektowy sposób. I wreszcie, po dziesięcioleciach, udało się to zrealizować.

Współpraca pomiędzy projektami LIGO i Virgo dojrzewała w ciągu ostatniej dekady. David Reitze z Kalifornijskiego Instytutu Technologicznego (Caltech), dyrektor Laboratorium LIGO, dodaje:

- Dokonując tej pierwszej wspólnej rejestracji przez detektory LIGO i Virgo zrobiliśmy jeden krok dalej w głąb kosmosu fal grawitacyjnych. Projekt Virgo dostarcza nowych możliwości wykrywania i lepszego lokalizowania źródeł fal grawitacyjnych, które niewątpliwie doprowadzą do ekscytujących i nieoczekiwanych wyników w przyszłości.

To nie koniec

Koordynacja i planowanie obserwacji prowadzonych przez wszystkie trzy detektory są konieczne do osiągnięcia maksymalnej ilości wyników naukowych. W szczególności znaczna poprawa dokładności lokalizacji źródeł fal grawitacyjnych jest wielką nadzieją na przyszłość astronomii wieloaspektowej (multi-messenger astronomy). Jak zapowiadają naukowcy, kolejne wyniki wykorzystujące dane zebrane przez trzy detektory zostaną ogłoszone wkrótce. Ich analiza jest obecnie w ostatniej fazie.

Laboratorium międzynarodowego eksperymentu Virgo znajduje się w okolicach Pizy we Włoszech. W tunelach dwóch prostopadłych ramion o długości ok. 3 km porusza się światło laserowe wielokrotnie odbijając się na ich końcach. Naukowcy będą starali się zarejestrować nawet najmniejsze względne zmiany długości dróg, które przebywa światło w każdym z tuneli. Obserwacja jest możliwa dzięki zjawisku interferencji przy nałożeniu dwóch promieni światła. Obserwacje zaburzeń obrazu interferencyjnego pozwalają wykryć fale grawitacyjne docierające do Ziemi, gdyż fala grawitacyjna inaczej modyfikuje długość każdego z ramion.

Masy czarnych dziurLIGO/VIRGO

Polski wkład

Projekt Virgo to ponad 280 fizyków i inżynierów należących do 20 różnych europejskich grup badawczych. LIGO jest finansowane przez National Science Foundation (NSF) i zarządzane przez Caltech iMIT, które opracowały i zrealizowały projekt.

Polska grupa POLGRAW jest częścią konsorcjum Virgo Collaboration. W jej skład wchodzą naukowcy z Instytutu Matematycznego PAN, Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN, Narodowego Centrum Badań Jądrowych, Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, a także Uniwersytetów: w Białymstoku, Jagiellońskiego w Krakowie, Mikołaja Kopernika w Toruniu, Warszawskiego, Wrocławskiego i Zielonogórskiego.

- Naszymi zadaniami w ramach prac prowadzonych przez konsorcja Virgo Collaboration i LSC są: analiza danych uzyskanych z detektorów LIGO i Virgo, prowadzenie badań astrofizycznych źródeł fal grawitacyjnych, opracowywanie teoretycznych modeli sygnałów fal grawitacyjnych oraz udział w rozbudowie detektora Advanced Virgo - mówi prof. dr hab. Andrzej Królak z Instytutu Matematycznego PAN oraz Narodowego Centrum Badań Jądrowych, członek zarządu projektu Virgo.

Karol Wójcicki wyjaśnia, jak fale grawitacyjne wpływają na Ziemię:

Karol Wójcicki o tym jak fale grawitacyjne wpływają na Ziemię
Karol Wójcicki o tym jak fale grawitacyjne wpływają na Ziemiętvn24

Autor: //aw / Źródło: projekt Virgo-POLGRAW, NVBJ

Źródło zdjęcia głównego: NASA

Pozostałe wiadomości

IMGW ostrzega przed przymrozkami. Synoptycy wydali alarmy pierwszego stopnia w 15 województwach. Sprawdź, gdzie temperatura spadnie poniżej zera.

Temperatura mocno spadnie. IMGW ostrzega

Temperatura mocno spadnie. IMGW ostrzega

Aktualizacja:
Źródło:
IMGW

Pogoda na jutro, czyli na piątek 26.04. W nocy chwyci miejscami lekki mróz. W dzień lokalnie popada przelotny deszcz. Termometry pokażą maksymalnie 17 stopni Celsjusza.

Pogoda na jutro - piątek, 26.04. Noc miejscami będzie mroźna, w dzień do 17 stopni

Pogoda na jutro - piątek, 26.04. Noc miejscami będzie mroźna, w dzień do 17 stopni

Źródło:
tvnmeteo.pl

Mammatusy pojawiły się w czwartek na wielkopolskim niebie. Zjawisko to często towarzyszy burzom, jakie przechodziły tego dnia nad częścią Polski. Niesamowite zdjęcia chmur otrzymaliśmy na Kontakt 24.

"Krowie wymiona" zawisły nad Wielkopolską

"Krowie wymiona" zawisły nad Wielkopolską

Źródło:
tvnmeteo.pl, Kontakt 24

Jaka pogoda czeka nas w majówkę 2024? Ze wstępnych prognoz na ten okres wynika, że miejscami tuż przed długim weekendem majowym może być nawet 27 stopni Celsjusza. Sprawdź szczegółową aktualizację prognozy, przygotowaną przez synoptyka tvnmeteo.pl Artura Chrzanowskiego.

Pogoda na majówkę 2024. Sprawdź, jak ciepło będzie

Pogoda na majówkę 2024. Sprawdź, jak ciepło będzie

Aktualizacja:
Źródło:
tvnmeteo.pl

Potężny pożar wybuchł na wysypisku śmieci Ghazipur w Nowym Delhi. Chmura toksycznych oparów spowiła stolicę Indii. Mieszkańcy tego wielomilionowego miasta od kilku dni skarżą się na problemy z oddychaniem.

"Nie jesteśmy w stanie wyjść z domu". Płonie góra śmieci, niebezpieczne opary spowiły miasto

Źródło:
CNN

W ostatnich dniach wielu regionom kraju dokuczały przymrozki. Spowodowały, że winiarze w województwie lubuskim ponieśli ogromne straty. Krzewy przemarzły, nie dało się ich w żaden sposób ogrzać.

Lubuscy winiarze przegrali walkę z przymrozkami. "Straty finansowe będą bardzo duże"

Lubuscy winiarze przegrali walkę z przymrozkami. "Straty finansowe będą bardzo duże"

Źródło:
TVN24

Potężna ulewa uszkodziła ogrodzenie więzienia w mieście Suleja w Nigerii. Uciekło z niego ponad 100 więźniów. Jak dotąd udało się schwytać tylko 10 osób.

Deszcz lał przez kilka godzin. Z więzienia uciekło ponad 100 osadzonych

Deszcz lał przez kilka godzin. Z więzienia uciekło ponad 100 osadzonych

Źródło:
Reuters, Daily Times of Nigeria, Channels TV

Chiny wystrzeliły w czwartek w stronę stacji orbitalnej Tiangong trzech tajkonautów. Razem z nimi poleciał danio pręgowany, dzięki któremu Chińczycy chcą dokonać przełomu w hodowli kręgowców w kosmosie.

Rybka akwariowa poleciała w kosmos

Rybka akwariowa poleciała w kosmos

Aktualizacja:
Źródło:
space.com, Reuters

U wybrzeży Australii Zachodniej utknęło ponad 100 grindwali. Na miejscu pojawili się wolontariusze, którzy próbowali pomóc zwierzętom. Jak przekazały władze stanowe, część zwierząt zmarła, a podobny los może czekać także resztę.

Ponad 100 grindwali utknęło u wybrzeża, część z nich zmarła

Ponad 100 grindwali utknęło u wybrzeża, część z nich zmarła

Źródło:
Reuters, tvnmeteo.pl

Środkową część Paragwaju w ostatnich dniach nawiedziły ulewne deszcze, w wyniku których zginęły dwie osoby.

70 procent miasta pod wodą, dwie osoby nie żyją

70 procent miasta pod wodą, dwie osoby nie żyją

Źródło:
Reuters, adndigital.com, hoy.com

Nadchodzące dni będą dość pochmurne, poza tym pojawią się opady deszczu. Niebawem czeka nas jednak zmiana pogody. Zrobi się słonecznie, a temperatura wzrośnie miejscami do 26 stopni Celsjusza.

Wiemy, kiedy nastąpi zmiana pogody

Wiemy, kiedy nastąpi zmiana pogody

Źródło:
tvnmeteo.pl

Pogoda w górach jest zimowa, przez co w Tatrach obowiązuje drugi stopień zagrożenia lawinowego. Przed lawinami ostrzegają także ratownicy Górskiego Pogotowia Ratunkowego w Karkonoszach.

Trudne warunki w górach. W Tatrach lawinowa "dwójka"

Trudne warunki w górach. W Tatrach lawinowa "dwójka"

Źródło:
TPN, GOPR, tvnmeteo.pl

Pył znad Sahary dotarł do południowej Grecji. Spowodował, że niebo nad Atenami zyskało odcienie brązu i pomarańczy. - Taka intensywność tego zjawiska nie była obserwowana od 2018 roku - powiedział Vassilis Amiridis z Obserwatorium Narodowego w stolicy Grecji.

Pył saharyjski w fazie apogeum. Marsjańskie widoki w Atenach

Pył saharyjski w fazie apogeum. Marsjańskie widoki w Atenach

Źródło:
Reuters

Australijskie szpitale apelują, aby ofiary ukąszeń przez węże nie przynosiły ze sobą do szpitala jadowitych gadów - poinformował w środę portal Globecho. - Skutkiem wystraszenia lekarzy jest opóźnienie leczenia - przekazał szpital w Bundabergu w prowincji Queensland. Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) szacuje, że na świecie każdego roku od ukąszeń węży umiera od 80 do 140 tysięcy osób.

Szpitale apelują do pokąsanych pacjentów: nie przynoście ze sobą węży

Szpitale apelują do pokąsanych pacjentów: nie przynoście ze sobą węży

Źródło:
PAP, businessinsider.com, The Guardian

Filipiny zmagają się z ekstremalną falą upałów. W prowincji Cavite temperatura wynosiła miejscami 37,1 st. C, a ta odczuwalna była dużo wyższa.

Ekstremalna fala upałów. "Jest tak gorąco, że nie można oddychać"

Ekstremalna fala upałów. "Jest tak gorąco, że nie można oddychać"

Źródło:
phys.org, PAP, AFP

Hipopotam o imieniu Gen-chan, który od siedmiu lat mieszka w zoo w Osace w Japonii, uznawany był za samca. Po tym, jak niedawno przeprowadzono test DNA, okazało się, że w rzeczywistości jest samicą - poinformował ogród zoologiczny Osaka Tennoji Zoo.

Samiec hipopotama po siedmiu latach okazał się samicą

Samiec hipopotama po siedmiu latach okazał się samicą

Źródło:
BBC

Na wybuchowego karczocha natknęła się mieszkanka północnych Włoch. Kobieta kroiła warzywo, gdy nagle eksplodowało ono jej w rękach. Nietypowa sytuacja ma jednak swoje naukowe wyjaśnienie.

Kroiła karczocha. Warzywo wybuchło jej w rękach

Kroiła karczocha. Warzywo wybuchło jej w rękach

Źródło:
PAP, varesenews.it, thelocal.it

Powodzie, które były następstwem ulewnych opadów deszczu, nawiedziły Kenię. W wyniku przejścia żywiołu zginęło co najmniej 40 osób. Ponad 110 tysięcy jest bez dachu nad głową. Służby meteorologiczne ostrzegły, że kolejne tygodnie przyniosą dalsze opady.

Ulice jak rzeki, tysiące ludzi bez dachu nad głową. "Po tych powodziach nie będzie zbiorów"

Ulice jak rzeki, tysiące ludzi bez dachu nad głową. "Po tych powodziach nie będzie zbiorów"

Aktualizacja:
Źródło:
Reuters, africanews.com

Wrony siwe coraz częściej atakują mieszkańców Budapesztu i innych węgierskich miast. Związane jest to z wciąż rosnącą populacją tych ptaków. Jak tłumaczą ornitolodzy, ptaki nie robią tego, by zranić ludzi, a przed atakiem można łatwo się obronić.

Sceny "jak z Hitchcocka" w węgierskiej stolicy

Sceny "jak z Hitchcocka" w węgierskiej stolicy

Źródło:
PAP, index.hu

Pełnia Różowego Księżyca była widoczna w środową noc nad Polską. Zdjęcia zjawiska otrzymaliśmy na Kontakt 24. To nie jedyne ciekawe zjawisko astronomiczne, jakie można zaobserwować na kwietniowym niebie.

Różowa Pełnia wyjrzała zza chmur

Różowa Pełnia wyjrzała zza chmur

Aktualizacja:
Źródło:
tvnmeteo.pl, PAP

Wielu z nas z otwartymi ramionami przyjęło wczesne przyjście wiosny. Czy jednak lutowe i marcowe ciepło miało korzystny wpływ na przyrodę? Synoptyk tvnmeteo.pl Arleta Unton-Pyziołek zapytała o to ekspertów z Instytutu Ogrodnictwa w Skierniewicach oraz z Zakładu Pszczelnictwa w Puławach. W swoim blogu wyjaśnia tegoroczny paradoks klimatyczny i dobitnie pokazuje, jak coś, co wydawało się darem od losu, stało się przekleństwem.

Kwiecień, który okazał się koszmarem. "Nie pamiętam takiej sytuacji"

Kwiecień, który okazał się koszmarem. "Nie pamiętam takiej sytuacji"

Źródło:
tvnmeteo.pl

Zimowa aura powróciła do Finlandii. We wtorek na południu kraju spadło miejscami prawie 30 centymetrów śniegu. Pod Helsinkami dziecko wracające ze szkoły zginęło pod kołami traktora z pługiem śnieżnym - przekazała lokalna policja.

Atak zimy na południu Finlandii. Pod kołami pługa śnieżnego zginął 10-latek

Atak zimy na południu Finlandii. Pod kołami pługa śnieżnego zginął 10-latek

Źródło:
PAP, Reuters, ENEX

Bezzałogowa sonda kosmiczna Voyager 1 zaczęła ponownie wysyłać na Ziemię poprawne sygnały radiowe. Inżynierom z NASA udało się naprawić usterkę komputera, która spowodowała awarię statku kosmicznego w listopadzie.

Po pięciu miesiącach naprawiono usterkę. Sonda Voyager 1 znowu nadaje

Po pięciu miesiącach naprawiono usterkę. Sonda Voyager 1 znowu nadaje

Źródło:
livescience.com

Fala upałów nawiedziła Bangladesz. Temperatura wzrosła miejscami do 43 stopni Celsjusza. Władze wydały ostrzeżenia przed spiekotą, tymczasowo zamknięto szkoły.

Na termometrach ponad 40 stopni, zamknięte szkoły

Na termometrach ponad 40 stopni, zamknięte szkoły

Źródło:
Reuters

W Chinach trwa walka ze skutkami ulew, które nawiedziły południe kraju. W prowincji Guangdong doszło do licznych powodzi i osuwisk. Lokalne władze podały, że zginęły co najmniej cztery osoby, a 10 pozostaje zaginionych.

Ewakuowano ponad sto tysięcy ludzi. Do części nie udało się dotrzeć na czas

Ewakuowano ponad sto tysięcy ludzi. Do części nie udało się dotrzeć na czas

Źródło:
Reuters, Xinhua

Seria trzęsień ziemi, do której doszło we wtorek na Tajwanie, uszkodziła kilka budynków na wschodnim wybrzeżu wyspy. Najsilniejsze wstrząsy miały magnitudę 6,3. Jak przekazały lokalne służby geologiczne, zjawisko było powiązane z potężnym trzęsieniem z początku kwietnia.

Budynki kołysały się przez całą noc

Budynki kołysały się przez całą noc

Źródło:
Reuters, tvnmeteo.pl

Ulewy nawiedziły Ekwador. Wezbrane rzeki i błotne lawiny spowodowały szereg szkód w całym kraju. Najtrudniejsza sytuacja panuje w centralnych regionach, gdzie powodzie zniszczyły drogi, wioski i mosty - jeden w momencie, gdy jechały nim auta. W jednym z kantonów żywioł dotknął ponad 100 rodzin.

Rzeka podmyła most, gdy jechały nim samochody

Rzeka podmyła most, gdy jechały nim samochody

Źródło:
ecuavisa.com, machalamovil.com

Dużo zimniej niż zwykle w kwietniu będzie jeszcze przez kilka dni, jednak chłód nie potrwa wiecznie. Sprawdź długoterminową prognozę pogody na 16 dni, przygotowaną przez prezentera tvnmeteo.pl Tomasza Wasilewskiego.

Pogoda na 16 dni: początek majówki to będzie punkt zwrotny

Pogoda na 16 dni: początek majówki to będzie punkt zwrotny

Źródło:
tvnmeteo.pl