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

Choć przed nami dopiero początek marca, to zacznie się on tak ciepło, jakby miał się już kończyć. W weekend na obszarze całej Polski termometry pokażą dwucyfrowe wartości. W prognozie pogody na najbliższe dni w nielicznych miejscach widać słabe opady deszczu.

Czeka nas bardzo ciepły weekend

Czeka nas bardzo ciepły weekend

Źródło:
tvnmeteo.pl

IMGW ostrzega przed oblodzeniem. W nocy w części północnej Polski spodziewane jest zamarzanie nawierzchni dróg. Niebezpiecznie może być do rana.

Alerty IMGW. Tu chwyci mróz, a lód pokryje drogi

Alerty IMGW. Tu chwyci mróz, a lód pokryje drogi

Aktualizacja:
Źródło:
IMGW

Gwałtowne burze i tornada przeszły w środę przez stany Illinois, Ohio i Michigan w USA. Wielu ludzi zostało pozbawionych prądu, a z utrudnieniami musieli liczyć się pasażerowie korzystający z chicagowskiego lotniska O'Hare.

Tornada, wichury i grad wielkości piłek golfowych. Żywioł niszczył domy i wyrywał drzewa z korzeniami

Tornada, wichury i grad wielkości piłek golfowych. Żywioł niszczył domy i wyrywał drzewa z korzeniami

Źródło:
Reuters, BBC

We wschodniej Australii nie ustają pożary buszu. Ogień zagraża co najmniej 30 tysiącom mieszkańców stanu Wiktoria, a rozprzestrzenianiu się żywiołu sprzyja silny, porywisty wiatr. Mieszkańcy coraz to nowych regionów zachęcani są do ewakuacji.

Katastrofalne zagrożenie pożarowe. Suche burze mogą pogorszyć sytuację

Katastrofalne zagrożenie pożarowe. Suche burze mogą pogorszyć sytuację

Źródło:
PAP, Reuters, ABC News

Intensywne opady deszczu na północy Hiszpanii doprowadziły do wylania kilku rzek. W niektórych miejscowościach ulice znalazły się pod wodą. Największe problemy występują w Kraju Basków, Kastylii i Leonie oraz w regionie Nawarra.

Wylewają rzeki w Hiszpanii. Zalania i podtopienia

Wylewają rzeki w Hiszpanii. Zalania i podtopienia

Źródło:
ENEX, elmundo.es, 20minutos.es

Pożar szaleje w północnym Teksasie. Jak przekazali strażacy, od poniedziałku spłonęło ponad 121 tysięcy hektarów terenów zielonych, a ogień nie został opanowany. W wielu hrabstwach wydano nakazy ewakuacji, jednak miejscami płomienie podeszły tak blisko zabudowań, że władze nakazały mieszkańcom natychmiastowe poszukanie schronienia.

Jest za późno na ewakuację. "Domy płoną właściwie z każdej strony"

Jest za późno na ewakuację. "Domy płoną właściwie z każdej strony"

Źródło:
Reuters, CNN

Trzeci stopień zagrożenia lawinowego obowiązuje w wysokich partiach Tatr. Jak wyjaśnili ratownicy, wzrost zagrożenia ma związek z bardzo dużym ociepleniem, odczuwalnym także wysoko w górach. Eksperci apelują o ostrożność podczas wycieczek.

W Tatrach panują "nietypowe" warunki. Uważajcie na siebie

W Tatrach panują "nietypowe" warunki. Uważajcie na siebie

Źródło:
TPN, TOPR

Silny boczny wiatr uniemożliwił w poniedziałek lądowanie na lotnisku Heathrow w Londynie. Na nagraniu widać, jak podmuchy miotają samolotem linii British Airways, a pilot decyduje się na przerwanie próby lądowania.

Wiatr miotał samolotem, pilot przerwał lądowanie. Nagranie

Wiatr miotał samolotem, pilot przerwał lądowanie. Nagranie

Źródło:
BBC, Reuters, FlightRadar 24

Niezwykle wysoka temperatura, jaką przyniósł nam tegoroczny luty, przyniosła spore ożywienie wśród roślin i zwierząt. Przyroda zbudziła się do życia także w ogrodzie prezenterki tvnmeteo.pl Doroty Gardias, która na antenie TVN24 zaprezentowała pierwsze w tym roku okazy rabarbaru.

Wiosna w lutym. W ogrodzie Doroty Gardias wyrósł już rabarbar

Wiosna w lutym. W ogrodzie Doroty Gardias wyrósł już rabarbar

Źródło:
TVN24, tvnmeteo.pl

Do środkowej Europy, w tym do Polski, napływa wyjątkowo ciepłe powietrze. We wtorek na południu kraju temperatura przekraczała aż 19 stopni Celsjusza, a w kilku miastach odnotowano rekordy. W Warszawie było cieplej niż w stolicy Hiszpanii.

Posypały się rekordy, Warszawa była cieplejsza od Madrytu

Posypały się rekordy, Warszawa była cieplejsza od Madrytu

Aktualizacja:
Źródło:
tvnmeteo.pl, IMGW, wetteronline.de

Meksykański wulkan Popocatepetl znów się przebudził, wyrzucając w powietrze kłęby pyłu i dymu. Z tego powodu niektóre linie lotnicze zdecydowały się na odwołanie lotów ze stołecznego lotniska. W regionie ogłoszono alert ostrzegający przed aktywnością wulkaniczną.

77 wyziewów z krateru. Alert w Meksyku

77 wyziewów z krateru. Alert w Meksyku

Źródło:
PAP, El Pais, CENAPRED

Pogoda na dziś. W środę 28.02 na dużym terenie Polski należy spodziewać się słabych opadów deszczu. Termometry wskażą od 7 stopni Celsjusza na północy kraju do 18 stopni na południowym wschodzie.

Pogoda na dziś - środa 28.02. Duże różnice temperatury i deszcz w wielu miejscach

Pogoda na dziś - środa 28.02. Duże różnice temperatury i deszcz w wielu miejscach

Źródło:
tvnmeteo.pl

Pokazano kolejne zdjęcia z historycznego lądowania na Księżycu, do którego doszło w ubiegłym tygodniu. Widać na nich powierzchnię naturalnego satelity Ziemi z bliskiej odległosci. Pozostały już prawdopodobnie tylko godziny, zanim sonda Odyseusz przestanie działać.

Odyseusz wysłał kolejne zdjęcia. To być może ostatnie godziny jego "życia"

Odyseusz wysłał kolejne zdjęcia. To być może ostatnie godziny jego "życia"

Źródło:
space.com, Reuters, tvnmeteo.pl

Pierwszy bocian przyleciał do wsi Krutyń na Mazurach - poinformował we wtorek w mediach społecznościowych Mazurski Park Krajobrazowy. To ptak, który od trzech lat zjawia się w tej miejscowości wcześniej niż inne bociany.

Do mazurskiej wsi przyleciał bocian. Wcześniej niż rok temu

Do mazurskiej wsi przyleciał bocian. Wcześniej niż rok temu

Źródło:
PAP, tvnmeteo.pl

Metalową bliznę zauważono na powierzchni białego karła WD 0816-310. Dawniej obiekt ten był wielkości naszego Słońca, jednak zakończył swoje życie pochłaniając otaczające go planety i planetoidy. To właśnie ten proces pozostawił po sobie unikatowy ślad.

Po kosmicznym kanibalizmie na powierzchni gwiazd pozostaje blizna

Po kosmicznym kanibalizmie na powierzchni gwiazd pozostaje blizna

Źródło:
ESO

Pożary lasu szaleją w stanie Missisipi. W poniedziałek strażacy walczyli z ogniem, który pochłonął ponad 600 hektarów lasu. Funkcjonariusze apelowali do mieszkańców o powstrzymanie się od rozpalania ognia w wietrzne dni.

Od trzech dni walczą z żywiołem

Od trzech dni walczą z żywiołem

Źródło:
Reuters, MS Forestry Commission

Dzud - zjawisko uniemożliwiające wypas zwierząt - opanował około 80 procent terenu Mongolii. Do tej pory przyczynił się on do śmierci ponad 2,9 milionów sztuk bydła. Wszystko wskazuje na to, że przez zmiany klimatyczne do podobnych katastrof będzie dochodziło coraz częściej.

"Biel i żelazo" zabiły prawie trzy miliony zwierząt

"Biel i żelazo" zabiły prawie trzy miliony zwierząt

Źródło:
PAP, Daily Sabah

Osuwisko całkowicie pogrzebało wioskę w środkowej Boliwii. Do zdarzenia doszło, gdy woda przelała się przez tamę pobliskiego zbiornika wodnego. To nie jedyne miejsce w kraju, gdzie obfite opady deszczu

Fale błota pochłonęły całą miejscowość. "Co zrobić, gdy straciliśmy wszystko?"

Fale błota pochłonęły całą miejscowość. "Co zrobić, gdy straciliśmy wszystko?"

Źródło:
Reuters, opinion.com.bo, urgente.bo

Ariane 6, nowa rakieta nośna Europejskiej Agencji Kosmicznej, dotarła do Gujany Francuskiej. Budowana przez kilkaset firm z 13 krajów konstrukcja ma zapewnić Europie niezależność w dostępie do orbity. Pierwszy lot zapowiadany jest na lato bieżącego roku.

Rakieta Ariane 6 przypłynęła do portu kosmicznego

Rakieta Ariane 6 przypłynęła do portu kosmicznego

Źródło:
PAP, ESA

Fala zimna dotknęła w weekend Hiszpanię. Temperatura gwałtownie się obniżyła, a w północnej części kraju spadł śnieg. W efekcie obfitych opadów drogi łączące północne regiony ze środkową częścią kraju zostały zamknięte dla ciężarówek. Hiszpanie zmagają się też z intensywnymi opadami deszczu i z silnym wiatrem.

Śnieg spadł w Hiszpanii

Śnieg spadł w Hiszpanii

Źródło:
ENEX, El Pais, elobservador.com.uy, AEMET

Zima w tym roku przypomina wiosnę, a przyroda zaczęła budzić się do życia z wyprzedzeniem. Jak tłumaczy synoptyk tvnmeteo.pl Arleta Unton-Pyziołek, natura wcale nie dała się całkowicie wyprowadzić w pole ciepłej aurze. Niewykluczone także, że w tym roku jeszcze liźnie nas jęzor zimna "Bestii ze Wschodu".

Ekstremalnie ciepły luty. Czy "Bestia ze Wschodu" przegoni wiosnę?

Ekstremalnie ciepły luty. Czy "Bestia ze Wschodu" przegoni wiosnę?

Źródło:
tvnmeteo.pl

Japoński lądownik SLIM przetrwał noc księżycową, choć nie był zaprojektowany do "przeżycia" w tak ekstremalnych warunkach - poinformowała w poniedziałek agencja kosmiczna JAXA. To pierwszy w historii lądownik, który precyzyjnie wylądował na powierzchni Srebrnego Globu.

Na Księżycu stał się "cud"

Na Księżycu stał się "cud"

Źródło:
PAP, tvnmeteo.pl

Mieszkańcy wsi Piasek pod Cedynią (województwo zachodniopomorskie) proszą o pomoc, ponieważ wody opadowe i gruntowe zatrzymują się na ich podwórkach, a niektórym zalewa też piwnice. Jak zaznaczają, to przez nową zaporę przeciwpowodziową. Dyrektor Regionalnego Zarządu Gospodarki Wodnej w Szczecinie mówi, że "wał został wykonany zgodnie z dokumentacją projektową".

Wał chroni przed powodzią, ale podwórka i piwnice zalane. "Coś nie zagrało"

Wał chroni przed powodzią, ale podwórka i piwnice zalane. "Coś nie zagrało"

Źródło:
TVN24, tvnmeteo.pl, IMGW

Zanieczyszczenia powietrza mają przełożenie na ilość opadów. Jak wynika z badań amerykańskich naukowców, znajdujące się w atmosferze cząsteczki sprawiają, że powietrze staje się chłodniejsze i suchsze. Zjawisko to może maskować pełną skalę zmian klimatycznych poprzez ukrywanie ekstremalnych opadów związanych z ocieplaniem się planety.

Zagadka "zaginionego" deszczu nareszcie rozwiązana

Zagadka "zaginionego" deszczu nareszcie rozwiązana

Źródło:
Berkeley Lab

Pająk Joro, inwazyjny gatunek z Japonii, bardzo dobrze radzi sobie w miastach. Przeprowadzone w Stanach Zjednoczonych badanie wykazało, że stawonogom tym nie przeszkadzają silne wibracje związane z ruchem drogowym. Ta cecha prawdopodobnie ułatwi im w przyszłości opanowanie kolejnych regionów.

Inwazyjny pająk radzi sobie w miejskiej dżungli i "nigdzie się nie wybiera"

Inwazyjny pająk radzi sobie w miejskiej dżungli i "nigdzie się nie wybiera"

Źródło:
CNN, UGA Today

Przed nami absolutnie niezwykła temperatura w ostatnich dniach lutego. A jak zacznie się marzec? Czy będzie równie wyjątkowo ciepło, czy jednak zima wróci? Sprawdź długoterminową prognozę pogody na 16 dni.

Pogoda na 16 dni: tak mógłby wyglądać koniec kwietnia

Pogoda na 16 dni: tak mógłby wyglądać koniec kwietnia

Źródło:
tvnmeteo.pl

Osuwisko porwało dwoje dzieci w Kalifornii. Jak poinformowała policja, do tragedii doszło na polu namiotowym w pobliżu zapory na rzece Sacramento. Chociaż do akcji natychmiast wkroczyły służby ratunkowe, dzieci nie udało się uratować.

Osuwisko w pobliżu gigantycznej tamy. Nie żyje dwoje dzieci

Osuwisko w pobliżu gigantycznej tamy. Nie żyje dwoje dzieci

Źródło:
San Francisco, ABC 7 News

Nowe księżyce Urana i Neptuna zostały zaobserwowane przez astronomów. Jak wyjaśnili odkrywcy, to prawdopodobnie najciemniejsze obiekty tego typu, jakie da się zaobserwować za pomocą ziemskich teleskopów. Ich znalezienie wymagało wykorzystania specjalnej techniki obróbki obrazu.

Odkryto kolejne księżyce Urana i Neptuna

Odkryto kolejne księżyce Urana i Neptuna

Źródło:
Carnegie Science

Na plaży na włoskiej wyspie Lido, oddzielającej Lagunę Wenecką od Morza Adriatyckiego, znaleziono zwłoki ogromnej ryby. Mierzyła 2,5 metra i ważyła tonę.

Morze wyrzuciło na brzeg ogromną martwą rybę

Morze wyrzuciło na brzeg ogromną martwą rybę

Źródło:
ANSA, tvnmeteo.pl