Videók

Milyen hullámforrások jeleit figyelik a LIGO detektorok?

A LIGO detektorok a gravitációs hullámok forrásai közül azok jeleire érzékenyek, amelyek a 30-1000 Hz közötti frekvenciákon bocsátanak ki gravitációs hullámokat. Ilyenek között ma négy csoportba sorolva ismerünk forrásokat.

Az első csoportba tartoznak az olyan bespirálozó kettősök, amelyek tagjai fekete lyukak és/vagy neutroncsillagok – ilyen kettős a Hulse és Taylor által felfedezett pulzár-neutroncsillag páros is. A bespirálozás közben kibocsátott gravitációs hullámok jelalakja egy egyre erősödő és növekvő frekvenciájú, jellegzetes (ún. “chirp”) hullámforma, amely a legjobban ismert és megértett jelalakok közé tartozik. Emiatt e jelek különösen alkalmasak arra, hogy őket a detektorok zajában nagy érzékenységgel keressük, és megtalálva őket gravitációs hullámok észlelését magabiztosan állítsuk. A kettősök összeolvadása már nehezen modellezhető, bonyolult folyamat, az itt kibocsátott hullámok formája így kevéssé ismert. Szintén megértett jelalakról van szó viszont az összeolvadásban keletkező fekete lyukak elhaló utórezgései esetén, amely rezgések szintén gravitációshullám-kibocsátók.

Egy második csoportba tartoznak a gravitációshullám-kitörések (angolul “burst”), amelyek a rövid ideig tartó, kevéssé ismert, vagy teljesen ismeretlen hullámformájú jelalakokat tartalmazza. Ilyen hullámokat várunk az univerzum nagyenergiájú robbanási, ütközési, összeolvadási folyamataiból, köztük összeolvadó fekete lyukakból, szupernóva-robbanásokból, gamma-felvillanásokból, és neutroncsillagok csillagrengéseiből. Ez az a jelcsalád, ahol a gravitációshullám-észlelésekből a legtöbb új ismeretet szerezhetik a kutatók, és ahol várhatóan a tudományra a legtöbb meglepetés vár – és ez az a jelcsalád, amelyre az EGRG magyar LIGO tagcsoport is munkájában a leginkább fókuszál.

A harmadik csoportba tartoznak a periodikus hullámok, amelyeket forgó, de nem forgásszimmetrikus neutroncsillagok bocsátanak ki – olyan neutroncsillagok például, amelyek felszínén egy vagy több hegy van. Egy-egy ilyen neutroncsillag a forgása közben közel állandó periódusú gravitációs hullámokat kelt, amelyeket akár évmilliárdokon keresztül sugározhat a Föld felé. Ismert égi elhelyezkedésű neutroncsillagok esetén a jelkeresés könnyen elvégezhető, azonban nagyon számításigényessé válik a keresés, ha a neutroncsillag helye az égen ismeretlen: ilyenkor ugyanis a keresést minden lehetséges égi irányra el kell végeznünk. Erre a feladatra fejlesztették ki a kollaboráció az Einstein@Home számítógépes alkalmazást, amelyet bárki az internetről letöltve és telepítve, a saját számítógépével az égen neutroncsillagokat kereshet. A program a jelkeresést a háttérben futva végzi el, a felhasználók mindennapi számítógéphasználatát nem zavarva.

A negyedik csoportba az egyenletes égi eloszlású gravitációshullám-háttérsugárzás tartozik. Ennek forrásai az Ősrobbanásból vélhetően visszamaradt gravitációshullám-háttér, valamint az egyedileg a kis jelerősségük miatt nem megkülönböztethető, összeadva azonban már érzékelhető gravitációshullám-sugárzók közös háttere.

A fenti négy jelcsaládba olyan jelforrások tartoznak, amelyekről már ma is tudnak a kutatók. Ennél is izgalmasabb kérdés azonban, hogy léteznek-e olyan jelforrások, amikről ma még nem is álmodnánk. Erre a kérdésre is csak a gravitációshullám-detektorok adhatják meg a választ. A csillagászat távcsöveit az első használóik ismert égi fényforrások felé fordították először, és amióta így kémleljük az eget, az emberiség számtalan új fényforrást fedezett fel (galaxisokat, pulzárokat, gamma-felvillanásokat, kvazárokat, és sokminden mást). Hasonló forradalmat remélnek a kutatók a gravitációshullám-detektoroktól is.

Tudj meg többet a LIGO által is keresett gravitációshullám-forrásokról a magyar LIGO weboldalról!

Megosztás