Kolejne wyjątkowe odkrycie ogłoszone przez naukowców współpracujących w ramach projektów LIGO-Virgo (wśród nich są uczeni z CAMK, PAN: Michał Bejger, Paweł Ciecieląg, Marek Cieślar, Filip Morawski, Magdalena Sieniawska i Ankan Sur) dotyczy zjawiska zarejestrowanego podczas trzeciej kampanii obserwacyjnej (O3) detektorów Advanced LIGO i Advanced Virgo. 14 sierpnia 2019 roku o godzinie 21:10 UTC (23:10 czasu środkowoeuropejskiego letniego), trzy detektory LIGO-Virgo tworzące globalną sieć wykryły sygnał fali grawitacyjnej, oznaczony sygnaturą GW190814. Sygnał pochodzi z koalescencji (czyli połączenia się) dwóch zwartych obiektów tworzących układ podwójny: czarnej dziury 23 razy masywniejszej od Słońca i znacznie lżejszego obiektu, o masie około 2,6 razy większej od masy Słońca. W wyniku koalescencji powstała czarna dziura około 25 razy bardziej masywna niż Słońce.
O wyjątkowości sygnału GW190814 świadczy masa lżejszego obiektu. Jest on albo najlżejszą czarną dziurą albo najcięższą gwiazdą neutronową, jakie do tej pory zaobserwowano w układach podwójnych. Inną szczególną cechą GW190814 jest stosunek mas obiektów tworzących układ. Wynosi on około 9 i jest jeszcze bardziej ekstremalny niż w przypadku sygnału GW190412, pierwszego sygnału pochodzącego z układu podwójnego zawierającego obiekty o znacząco różnych masach.
Asymetria mas w układzie podwójnym powoduje pojawienie się w sygnale fali grawitacyjnej tzw. wyższych harmonik, których wykrycie pozwoliło po raz kolejny z dużą dokładnością zweryfikować przewidywania ogólnej teorii względności Einsteina. Co więcej, obserwacja wyższych harmonik pozwala dokładniej określić odległość do źródła, przez rozwikłanie zależności pomiędzy odległością do źródła i kątem nachylenia płaszczyzny orbitalnej układu podwójnego. Z pomiaru wynika, że źródło fali grawitacyjnej znajduje się w odległości około 800 milionów lat świetlnych!
Sygnał został zarejestrowany przez trzy detektory, z wysokim stosunkiem sygnału do szumu, wynoszącym aż 25. Dzięki opóźnieniu między czasami nadejścia sygnału w trzech, znacznie od siebie oddalonych detektorach, sieć LIGO-Virgo była w stanie zlokalizować źródło GW190814 na niebie w obszarze o rozmiarach około 19 stopni kwadratowych. Jest to dokładność podobna do lokalizacji osiągniętej dla słynnego sygnału GW170817, który dał początek astronomii wieloaspektowej z udziałem fal grawitacyjnych. Jednak w przypadku GW190814 nie zaobserwowano do tej pory elektromagnetycznego sygnału stowarzyszonego ze źródłem fal grawitacyjnych.
Uczeni z Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika, PAN, są członkami zespołu LIGO-VIRGO.
Ilustracja: wizja artystyczna układu GW190412. Copy rights: Alex Andrix, L’observatoire de la Côte d’Azur.
Animacja (artystyczne przedstawienie źródła GW190814)
