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 wydał najnowszą prognozę zagrożeń meteorologicznych. Na horyzoncie widać upał - jednego dnia alarmami drugiego stopnia może zostać objęta nawet połowa województw. Sprawdź, gdzie może być niebezpiecznie.

Pół Polski na pomarańczowo. IMGW może wydać ostrzeżenia przed upałem

Pół Polski na pomarańczowo. IMGW może wydać ostrzeżenia przed upałem

Aktualizacja:
Źródło:
IMGW

Pogoda na jutro, czyli na wtorek 26.08. Noc będzie zróżnicowana pod względem zachmurzenia, miejscami mogą wystąpić przelotne opady. Temperatura utrzyma się na umiarkowanym poziomie. W dzień dominować będzie pogodna aura, choć na północnym wschodzie możliwe są przelotne deszcze i lokalne burze.

Pogoda na jutro - wtorek, 26.08. Nocą miejscami przydadzą się parasole

Pogoda na jutro - wtorek, 26.08. Nocą miejscami przydadzą się parasole

Źródło:
tvnmeteo.pl

Intensywne opady deszczu spowodowały zniszczenia w południowym Jemenie. Jak opowiadali mieszkańcy miasta Aden, były to jedne z najpoważniejszych podtopień, jakie pamiętają. Woda wdzierała się do domów i niszczyła samochody.

Lało przez dwa dni. "Wszędzie zniszczone samochody, zalane domy"

Lało przez dwa dni. "Wszędzie zniszczone samochody, zalane domy"

Źródło:
Reuters, Anadolu Ajansi

Gwałtowny skok temperatury nastąpi już w ciągu kilku dni. Na jak długo zawita do nas ciepło? Sprawdź autorską, długoterminową prognozę pogody na 16 dni, przygotowaną przez prezentera tvnmeteo.pl Tomasza Wasilewskiego.

Pogoda na 16 dni: upał na sam koniec wakacji

Pogoda na 16 dni: upał na sam koniec wakacji

Źródło:
tvnmeteo.pl

W Hiszpanii trwa walka z gigantycznymi pożarami. W jednej z gmin w Galicji płomienie zdołały zbliżyć się do gospodarstw domowych. Władze alarmują, że tegoroczny sezon pożarowy jest najgorszy od blisko 20 lat.

Płomienie blisko domów. "Prowincja stoi w ogniu"

Płomienie blisko domów. "Prowincja stoi w ogniu"

Źródło:
Reuters, ENEX, El Pais

Sierpniowy rekord temperatury minimalnej został pobity na jednym z polskich mrozowisk. W poniedziałek rano termometry na stacji Biegun Zimna Kotliny Orawsko-Nowotarskiej pokazały zaledwie -3,6 stopnia Celsjusza. Przy gruncie było jeszcze mroźniej.

Tak mroźno w sierpniu nie było tu jeszcze nigdy

Tak mroźno w sierpniu nie było tu jeszcze nigdy

Źródło:
Biegun zimna Kotliny Orawsko-Nowotarskiej, IMGW, tvnmeteo.pl

W USA potwierdzony pierwszy przypadek zakażenia muchą śrubową u człowieka. Larwy tego pasożyta żyją w ciele żywiciela, zjadając jego tkanki. Owad jest szczególnie niebezpieczny dla zwierząt hodowlanych.

Mucha śrubowa w ciele człowieka. Pierwszy przypadek w USA

Mucha śrubowa w ciele człowieka. Pierwszy przypadek w USA

Źródło:
Reuters

Na północno-wschodnią część Wietnamu natarł groźny tajfun Kajiki. Miejscowe władze ewakuowały ponad 500 tysięcy osób oraz zamknęły szkoły i lotniska.

Ponad pół miliona osób z nakazem ewakuacji. Tajfun nadciągnął

Ponad pół miliona osób z nakazem ewakuacji. Tajfun nadciągnął

Aktualizacja:
Źródło:
Reuters

Stado dzików spacerujące po jednej z dzielnic Budapesztu zwróciło uwagę jej mieszkańców. Władze stolicy Węgier postanowiły wyjść naprzeciw problemowi, stawiając w części miasta specjalne pułapki.

W tej stolicy postawiono pułapki na dziki

W tej stolicy postawiono pułapki na dziki

Źródło:
PAP

Górskie mokradła w Kolorado mogą być miejscem powstawania silnej neurotoksyny. Jak wynika z badań, na skutek zanieczyszczenia środowiska w regionie powstały dogodne warunki do syntezy metylortęci. Naukowcy apelują, że jest to szczególnie niebezpieczne, ponieważ ekosystem jest źródłem wody pitnej dla ponad trzech milionów ludzi.

Górskie mokradła produkują śmiertelnie groźną substancję

Górskie mokradła produkują śmiertelnie groźną substancję

Źródło:
The Conversation

Firma SpaceX odwołała kolejny lot testowy Starshipa. W nocy z niedzieli na poniedziałek największa rakieta świata miała po raz dziesiąty wznieść się w powietrze. Jednak na pół godziny przed startem inżynierowie przerwali procedurę.

Lot Starshipa wstrzymany. Jest nowa data startu

Lot Starshipa wstrzymany. Jest nowa data startu

Źródło:
PAP, Reuters, SpaceX

W Normandii na północy Francji udało się uchwycić na nagraniu niezwykle efektowne zjawisko - fragment klifu runął do morza. Choć w pobliżu znajdowali się ludzie, w zdarzeniu nikt nie ucierpiał.

Fragment klifu runął do morza. Zobacz nagranie

Fragment klifu runął do morza. Zobacz nagranie

Źródło:
Reuters, huffingtonpost.fr

W niedzielę północne Włochy nawiedziła gwałtowna burza, które przyniosła ze sobą silny deszcz i wiatr, a miejscami także grad. Żywioł łamała drzewa, dewastował plaże oraz zamieniał ulice w potoki. Trwa usuwanie szkód.

Sztab kryzysowy, połamane drzewa, utrudnienia na kolei

Sztab kryzysowy, połamane drzewa, utrudnienia na kolei

Źródło:
PAP, tg24.sky.it

Hiszpańska agencja meteorologiczna AEMET przekazała, że fala upałów, która zakończyła się przed niespełna tygodniem, była najsilniejsza w historii pomiarów. Sierpniowa anomalia temperatury wyniosła 4,6 stopnia Celsjusza.

Takiej fali upałów jeszcze tam nie było

Takiej fali upałów jeszcze tam nie było

Źródło:
PAP, EFE, El Mundo

Tuż za Erin, która przez jakiś czas była huraganem, utworzyła się inna burza tropikalna. Fernand, bo takie otrzymała imię, w najbliższych dniach będzie przemieszczać się przez środkowy Atlantyk.

Tuż za Erin podąża Fernand. Czy stanie się huraganem

Tuż za Erin podąża Fernand. Czy stanie się huraganem

Źródło:
The Weather Channel, AccuWeather

W niedzielę na Kasprowym Wierchu leżał śnieg. Opady związane były z zimnym powietrzem arktycznym, które napływa obecnie do Polski. W niektórych miejscach termometry pokazywały w nocy ujemne wartości.

Odrobina zimy w sierpniu. W Tatrach spadł śnieg

Odrobina zimy w sierpniu. W Tatrach spadł śnieg

Aktualizacja:
Źródło:
TOPR, tvnmeteo.pl, TVN24

Szron pojawił się na samochodach w nocy z soboty na niedzielę. Na Kontakt24 otrzymaliśmy zdjęcia dokumentujące przymrozek na Dolnym Śląsku. To nie jedyne ciekawe zjawisko, jakie przyniosła nam pogoda w ciągu ostatniej doby.

Grad, szron i trąby wodne. Sobotnia aura na zdjęciach

Grad, szron i trąby wodne. Sobotnia aura na zdjęciach

Aktualizacja:
Źródło:
tvnmeteo.pl, Kontakt24

Jezioro w północnym Pakistanie jest na skraju wylania. Jak poinformowały władze prowincji Gilgit-Baltistan, zbiornik powstał na skutek zejścia lawiny błotnej, która zablokowała jedną z rzek. Jeśli dojdzie do przerwania naturalnej tamy, spiętrzona woda może zagrozić kilku miastom.

Po lawinie powstało jezioro. Jest śmiertelnie niebezpieczne

Po lawinie powstało jezioro. Jest śmiertelnie niebezpieczne

Źródło:
Reuters, The Nation Pakistan

W sobotę pogoda w Polsce jest zmienna. Lokalnie występują burze, a na północy nad Bałtykiem pojawiają się trąby wodne. Zjawiska można zobaczyć na nagraniach.

"Wyjąłem telefon i zacząłem nagrywać". Znów pojawiły się nad Bałtykiem

"Wyjąłem telefon i zacząłem nagrywać". Znów pojawiły się nad Bałtykiem

Źródło:
tvnmeteo.pl

Przed jedną ze szkół w mieście Pearl w amerykańskim stanie Missisipi pojawił się aligator. Dzieci i nauczyciele przez kilka godzin musieli pozostać w budynku. Zwierzę zostało bezpiecznie odłowione i przewiezione z dala od zabudowań.

Przed szkołą pojawił się aligator

Przed szkołą pojawił się aligator

Źródło:
CNN

Sześciu uczniów utonęło w Egipcie podczas wycieczki szkolnej na plaży Abu Tlat w Aleksandrii. Mimo obowiązującego zakazu kąpieli, grupa weszła do morza. Ratownicy uratowali 21 innych osób. Jak informują lokalne media, zakaz wchodzenia do morza łamany jest notorycznie, co prowadzi do kolejnych tragedii.

Pływali mimo czerwonej flagi. Sześciu uczniów utonęło

Pływali mimo czerwonej flagi. Sześciu uczniów utonęło

Źródło:
PAP

W ostatnim czasie na plażach w trzech gminach brazylijskiego stanu Sao Paulo znaleziono setki martwych pingwinów. Większość z nich to młode osobniki. Naukowcy nie znają jeszcze dokładnej przyczyny tak masowej śmierci zwierząt, ale są pewne hipotezy.

Na plażach znaleziono setki martwych pingwinów

Na plażach znaleziono setki martwych pingwinów

Źródło:
PAP, Globo, Poder360

Brytyjscy naukowcy odkryli nowy gatunek dinozaura. Skamieniałości sprzed 125 milionów lat wskazują, że zwierzę wyróżniało się wyjątkowo długimi, kolczastymi wyrostkami na grzbiecie i ogonie, przypominającymi żagiel.

Jego grzbiet przypominał żagiel. Odkryto nowy gatunek dinozaura

Jego grzbiet przypominał żagiel. Odkryto nowy gatunek dinozaura

Źródło:
PAP

Na początku września dojdzie do zaćmienia Księżyca, które będzie można oglądać w naszym kraju. Tarcza naszego naturalnego satelity zostanie przysłonięta przez cień rzucany przez Ziemię.

Zbliża się zaćmienie Księżyca. Czy będzie widoczne w Polsce

Zbliża się zaćmienie Księżyca. Czy będzie widoczne w Polsce

Źródło:
PAP

Nawalny deszcz nawiedził stan Uttarakhand w północnych Indiach. Doprowadził do osunięcia ziemi i powodzi błyskawicznych. W lawinie błotnej całkowicie zniszczone zostały dwa domy, a kilkanaście kolejnych - poważnie uszkodzonych. Ekstremalne zjawiska pogodowe nasilają się wskutek zmieniającego się klimatu, a kolejne ulewy mogą jeszcze pogorszyć sytuację.

Lawina błotna przyszła w nocy. Są zaginieni

Lawina błotna przyszła w nocy. Są zaginieni

Źródło:
Reuters

Plaże w Guardamar del Segura, na południowo-wschodnim wybrzeżu Hiszpanii, zostały tymczasowo zamknięte po tym, jak w wodach przybrzeżnych zauważono dwa jadowite morskie ślimaki, znane też jako niebieskie smoki. Mimo niewielkich rozmiarów mogą być niebezpieczne - kontakt z nimi może grozić bolesnymi poparzeniami skóry.

Niebieskie smoki przy popularnych plażach. Zakazano kąpieli

Niebieskie smoki przy popularnych plażach. Zakazano kąpieli

Źródło:
CNN, tvnmeteo.pl