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

Przed nami dynamiczny pogodowo weekend. Miejscami termometry pokażą nawet 32 stopnie, ale nad krajem będzie wędrował front przynoszący opady i burze. Kolejne dni przyniosą spokojniejszą, ale miejscami chłodniejszą aurę.

W weekend nadciągnie żar. A co czeka nas później?

W weekend nadciągnie żar. A co czeka nas później?

Źródło:
tvnmeteo.pl

Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej ostrzega przed upałami. W sobotę do części kraju zawita skwar, który miejscami pozostanie z nami przez cały weekend. Sprawdź, gdzie będzie niebezpiecznie.

Fala gorąca wkroczy nad Polskę. IMGW ostrzega

Fala gorąca wkroczy nad Polskę. IMGW ostrzega

Aktualizacja:
Źródło:
tvnmeteo.pl

Martwe małże wypełniły chorwacką zatokę Mali Ston. W niektórych hodowlach zginęło prawie 90 procent mięczaków. Pomór zwierząt ma być powiązany z rekordowo wysoką temperaturą wód Adriatyku.

Zginęło 90 procent małży. "Bezprecedensowa katastrofa" w Chorwacji

Zginęło 90 procent małży. "Bezprecedensowa katastrofa" w Chorwacji

Źródło:
PAP

Pogoda na jutro, czyli na sobotę 27.07. Noc w większości regionów będzie pogodna, jednak lokalnie spodziewane są przelotne opady deszczu i burze. Pochmurne niebo towarzyszyć nam będzie także w dzień. Na termometrach zobaczymy do 31 stopni Celsjusza.

Pogoda na jutro - sobota 27.07. Nocą lokalnie przydadzą się parasole

Pogoda na jutro - sobota 27.07. Nocą lokalnie przydadzą się parasole

Źródło:
tvnmeteo.pl

Rekordowa fala ulewnych deszczy nawiedziła północno-wschodnie regiony Japonii, powodując powodzie i osuwiska ziemi. Japońskie władze poinformowały o co najmniej dwóch ofiarach śmiertelnych.

Woda porwała radiowóz. Nie żyje policjant

Woda porwała radiowóz. Nie żyje policjant

Źródło:
PAP, Reuters, The Japan Times, Kyodo News

Do silnego wstrząsu doszło na włoskich Polach Flegrejskich. Wstrząsy o magnitudzie 4,0 były odczuwalne w sąsiednim Neapolu. Chociaż nie doszło do poważnych uszkodzeń, aktywność sejsmiczna w tych okolicach budzi niepokój mieszkańców.

Wstrząsy w rejonie najgroźniejszego superwulkanu Europy

Wstrząsy w rejonie najgroźniejszego superwulkanu Europy

Źródło:
PAP, ANSA, tvnmeteo.pl

Filipińska Straż Przybrzeżna walczy ze skutkami zatonięcia tankowca MT Terra Nova u wybrzeży prowincji Bataan. Jak podały lokalne media, na wodach Zatoki Manilskiej rozciąga się plama ropy sięgająca kilku kilometrów. Chociaż uszkodzenie statku miało być stosunkowo niewielkie, służby przygotowują się na najgorszy scenariusz.

"Przygotowujemy się na najgorszy scenariusz"

"Przygotowujemy się na najgorszy scenariusz"

Źródło:
BBC, inquirer.net

Trzęsienie ziemi o magnitudzie 5,0 nawiedziło Teksas. Do zdarzenia doszło w piątek rano czasu lokalnego. Aktywność zarejestrowano bardzo płytko pod ziemią, przez co była odczuwalna na dość dużym obszarze.

Seria trzęsień ziemi w Teksasie

Seria trzęsień ziemi w Teksasie

Źródło:
USGS, KCBD

Ponad 60 tysięcy hektarów lasu spłonęło już w pożarze Park, który w środę wybuchł w północnej Kalifornii. Żywioł rozprzestrzenia się w błyskawicznym tempie. Lokalne służby poinformowały o zatrzymaniu mężczyzny, który jest podejrzewany o wywołanie pożaru.

Niebo czerwone jak krew, dziesiątki tysięcy hektarów w ogniu

Niebo czerwone jak krew, dziesiątki tysięcy hektarów w ogniu

Źródło:
Reuters, CNN, AP

42-letni turysta z Belgii trafił do szpitala z oparzeniami trzeciego stopnia, których doznał w Dolinie Śmierci w Kalifornii - jednym z najgorętszych miejsc na ziemi. Mężczyzna miał stracić klapki, chodząc po gorących wydmach.

W klapkach po Dolinie Śmierci. Finał w szpitalu

W klapkach po Dolinie Śmierci. Finał w szpitalu

Źródło:
CNN, tvnmeteo.pl

W trakcie ogromnego pożaru Park w Kalifornii powstało bardzo rzadkie i niebezpieczne zjawisko - ogniste tornado. Można zobaczyć je na nagraniu.

Ogniste tornado. Wirujący słup ognia na nagraniu

Ogniste tornado. Wirujący słup ognia na nagraniu

Źródło:
Reuters, tvnmeteo.pl

Rowerzysta w Kolumbii Brytyjskiej w Kanadzie natknął się na leśnej drodze na samicę niedźwiedzia grizli z młodymi. Zwierzę prawdopodobnie wystraszyło się i dlatego zaatakowało mężczyznę. Ten obronił się, uderzając niedźwiedzicę w pysk.

Jechał rowerem, grizli "natychmiast powalił go na ziemię"

Jechał rowerem, grizli "natychmiast powalił go na ziemię"

Źródło:
PAP, cbc.ca, vicnews.com

Dwójka astronautów pozostanie na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) do czasu, aż inżynierowie nie zakończą prac nad usterkami w ich statku - poinformowała w czwartek NASA. W sobotę minie 50 dni, odkąd załoga Starlinera przebywa w przestrzeni kosmicznej.

Mieli wrócić na Ziemię w czerwcu. NASA nadal nie wie, kiedy to nastąpi

Mieli wrócić na Ziemię w czerwcu. NASA nadal nie wie, kiedy to nastąpi

Źródło:
PAP, NASA

Z powodu upału w marokańskim mieście Bani Mallal w ciągu 24 godzin zmarło 21 osób - podał w czwartek resort zdrowia. W środę w tym regionie temperatura sięgała 48 stopni Celsjusza.

21 zgonów w 24 godziny w jednym mieście. Przez upał

21 zgonów w 24 godziny w jednym mieście. Przez upał

Źródło:
PAP, africanews.com

Tajfun Gaemi w czwartek lokalnego czasu uderzył we wschodnie wybrzeże Chin. Władze szacują, że dotkniętych przez żywioł jest ponad 600 tysięcy osób. Ogłoszo drugi najwyższy poziom alarmu powodziowego. Wcześniej przeszedł przez Tajwan i Filipiny, gdzie zginęło ponad 20 osób.

Setki tysięcy ewakuowanych, odwołane loty. Sytuacja "ponura i skomplikowana"

Setki tysięcy ewakuowanych, odwołane loty. Sytuacja "ponura i skomplikowana"

Źródło:
PAP, BBC, AP

Miliardy ludzi zmagają się z epidemią ekstremalnych upałów. Jeśli jest jedna rzecz, która łączy nasz podzielony świat, to fakt, że jest coraz bardziej gorąco - komentował w czwartek ostatnie rekordy temperatury na świecie sekretarz generalny ONZ Antonio Guterres. Podkreślił, że "upały, choć niewidoczne, są bardziej zabójcze niż inne skutki zmiany klimatu" i wezwał kraje do podjęcia pilnych działań w celu zmniejszenia skutków tych zmian i ochrony ludności.

"Ekstremalne upały to nowa nienormalność"

"Ekstremalne upały to nowa nienormalność"

Źródło:
PAP, Reuters, un.org, tvnmeteo.pl

Ogień szaleje w Parku Narodowym Jasper w Kanadzie. Ewakuowano z niego około 25 tysięcy osób - poinformował na konferencji prasowej Mike Ellis, przedstawiciel prowincji Alberta.

"To największy koszmar, jaki mógł spotkać naszą społeczność"

"To największy koszmar, jaki mógł spotkać naszą społeczność"

Aktualizacja:
Źródło:
Reuters, CBC, Alberta Wildfire, BBC

W amerykańskim mieście New Gloucester w stanie Maine baribal przewrócił karmnik dla ptaków i uciekł z przymocowaną do niego kamerą. Całe zdarzenie zostało uchwycone na nagraniu skradzionego urządzenia.

Przewrócił karmnik dla ptaków i uciekł z kamerą. Nagranie

Przewrócił karmnik dla ptaków i uciekł z kamerą. Nagranie

Źródło:
Reuters

Utwór Missy Elliott został wysłany... na Wenus. NASA dokonała transmisji za pomocą anteny wchodzącej w skład sieci Deep Space Network. "The Rain (Supa Dupa Fly)" to pierwsza hip-hopowa piosenka, która trafiła w przestrzeń pozaziemską.

Hip-hopowy hit wysłany na Wenus

Hip-hopowy hit wysłany na Wenus

Źródło:
PAP, NASA

Włochy przygotowują się na uderzenie antycyklonu afrykańskiego Charon. Przyniesie on kolejną falę upałów z temperaturą sięgającą 40 stopni w miastach. Atak gorąca, który miał trwać do końca lipca, będzie nękać kraj także w sierpniu.

Kolejne uderzenie antycyklonu Charon. Jak długo potrwa fala upałów we Włoszech

Kolejne uderzenie antycyklonu Charon. Jak długo potrwa fala upałów we Włoszech

Źródło:
PAP, ilgiornale.it, milanopavia.news, ANSA

Do ponad 250 wzrosła liczba ofiar śmiertelnych osuwisk, które w poniedziałek zeszły w południowej Etiopii. Według Organizacji Narodów Zjednoczonych w katastrofie mogło zginąć dwa razy więcej osób. W rejonie trwają akcje poszukiwawcze oraz ewakuacja mieszkańców.

Pod lawiną skał i ziemi mogło zginąć nawet 500 osób

Pod lawiną skał i ziemi mogło zginąć nawet 500 osób

Źródło:
Reuters, UN OCHA

Waran z Komodo, największa współcześnie żyjąca jaszczurka, posiada cienką warstwę żelaza pokrywającą zęby - wynika z najnowszych badań. Zdaniem naukowców, ta dość nietypowa cecha pozwala mu skutecznie zabijać ofiary i zdobywać pożywienie.

Zęby warana z Komodo są pokryte żelazem

Zęby warana z Komodo są pokryte żelazem

Źródło:
Nature, phys.org, The Guardian

Oceany stają się zbyt głośne dla zwierząt. Badania przeprowadzone przez australijskich naukowców wykazały, że dźwięki emitowane przez źródła antropogeniczne mogą zagłuszać naturalne odgłosy oceanu. Utrudnia to życie m.in. ostrygom, które mają problemy z kierowaniem się w optymalne miejsca do żerowania.

Hałas nie daje żyć mieszkańcom oceanów

Hałas nie daje żyć mieszkańcom oceanów

Źródło:
University of Adelaide, EEA

Po raz pierwszy w historii naukowcom udało się sfotografować planetę, która nie była wcześniej obserwowana z Ziemi. Dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba ich oczom ukazała się niezwykła egzoplaneta, sklasyfikowana jako super-Jowisz.

Ta planeta jest sześć razy cięższa niż Jowisz. Naukowcom udało się ją sfotografować

Ta planeta jest sześć razy cięższa niż Jowisz. Naukowcom udało się ją sfotografować

Źródło:
PAP, mpia, National Geographic

Naukowcy opisali "nowe El Nino" - anomalię pogodową kształtującą pogodę na świecie. Pojawia się na Pacyfiku nieopodal Australii i ma wpływ na całą półkulę południową. Jak twierdzą badacze, odkrycie może pomóc w tworzeniu dokładniejszych modeli klimatycznych i prognozowaniu pogody.

Naukowcy odkryli "nowe El Nino"

Naukowcy odkryli "nowe El Nino"

Źródło:
University of Reading, tvnmeteo.pl

W Parku Narodowym Yellowstone w USA wybuchł gejzer, gdy w pobliżu stała grupa ludzi. Na dużą wysokość z ziemi wystrzeliła gorąca para i fragmenty skał. Świadkowie zarejestrowali ten moment na nagraniu. Według służb nikomu nic się nie stało. Obszar w pobliżu gejzeru jest tymczasowo zamknięty.

Nagła eksplozja w parku narodowym. Ludzie rzucili się do ucieczki

Nagła eksplozja w parku narodowym. Ludzie rzucili się do ucieczki

Źródło:
CNN, volcanoes.usgs.gov, tvnmeteo.pl

Lej kondensacyjny, czyli zalążek trąby powietrznej, pojawił się w środę w Pszczynie (województwo śląskie). Nagranie, na którym widać chmurę w kształcie leja zniżającą się ku ziemi, otrzymaliśmy na Kontakt 24.

Zalążek trąby powietrznej na Śląsku

Zalążek trąby powietrznej na Śląsku

Źródło:
Kontakt 24, tvnmeteo.pl

Poniedziałek 22 lipca to najcieplejszy dzień na świecie w historii pomiarów - wynika ze wstępnych danych europejskiej agencji Copernicus Climate Change Service (C3S). Tym samym dzień ten wyprzedził niedzielę 21 lipca, która zdobyła ten tytuł zaledwie wczoraj.

Ziemia się gotuje. Kolejny dzień, kolejny rekord

Ziemia się gotuje. Kolejny dzień, kolejny rekord

Źródło:
Reuters