A Virgo, a LIGO és a KAGRA együttműködések 2021. június 29-én bejelentették, hogy elsőként figyeltek meg olyan kettős rendszereket, amelyek egy fekete lyukból és egy neutroncsillagból (NSBH) állnak - olvasható a Wigner Fizikai Kutatóközpont közleményében. A két rendszer gravitációhullám-jelét 2020 januárjában észlelték, a hullámok akkor keletkeztek, amikor egy fekete lyuk és egy körülötte keringő neutroncsillag olvadt össze egyetlen kompakt objektummá. A hasonló rendszereknek a létezését már több évtizeddel ezelőtt megjósolták, de mostanáig soha nem észlelték őket kellő bizonyossággal, sem elektromágneses, sem gravitációs jelek révén.
"A csillagászok évtizedeket töltöttek a fekete lyukak körül keringő rádiópulzárok keresésével, de a Tejútrendszerben eddig nem találtak ilyet" - mondta Astrid Lamberts, a franciaországi CNRS kutatója és a Virgo együttműködés tagja.
A feketelyuk-neutroncsillag-pár valóban a »hiányzó láncszem« volt a csillagászok számára.
Ezzel az új felfedezéssel végre megérthetjük, hogy hány ilyen rendszer létezik, milyen gyakran egyesülnek, és eddig miért nem láttunk ilyenekre példát a Tejútrendszerben." - tette hozzá Lamberts. A szakértő szerint a felfedezés lehetővé teszi számunkra az univerzum legszélsőségesebb jelenségire vonatkozó ismereteinek elmélyítését, és segít jobban megérteni, hogy milyen mechanizmusok alakítják ki őket.
"Sok munkát és jelentős számítási erőforrást szenteltek a paraméterbecslés céljára. A gravitációshullám-detektorok által rögzített adatok elemzésének egyik fő problémája a hasznos információk kihámozása az adatokból, hiszen ezek mindig keverednek a zajjal" - nyilatkozta Giancarlo Cella, az INFN kutatója és a Virgo adatelemzési koordinátora. "A források tulajdonságaira vonatkozó legjobb becsléseket kell, hogy kapjuk, ugyanakkor meg szeretnénk tudni, hogy mekkora a valószínűsége annak, hogy az azonosított jel csak véletlenszerű ingadozás lehetett."
Magyarok is részt vesznek a munkában
2020. január 5-én az amerikai Advanced LIGO detektor és az olaszországi Advanced Virgo detektor egy gravitációs hullámot figyelt meg, amelyet az NSBH-pár zsugorodó pályáján megtett néhány utolsó, az összeolvadást megelőző keringés során bocsátott ki. Mindössze 10 nappal később egy másik hasonló kettős rendszer keringéséből és összeolvadásából származó második jelet is fogtak. Ez a két, GW200105 és GW200115 jelű esemény képviseli a neutroncsillagok és fekete lyukak kevert rendszere által kibocsátott gravitációs hullámok első megfigyelését.
Az adatok alapján a GW200105-öt létrehozó fekete lyuk 8,9, a neutroncsillag pedig 1,9 naptömegű volt. Egyesülésük 900 millió évvel ezelőtt történt. A GW200115-öt kialakító fekete lyuk ezzel szemben 5,7 naptömegű, míg a párja 1,5-szer nehezebb csillagunknál. Az objektumok majdnem egymilliárd évvel ezelőtt ütköztek össze.
"Bizonyítékokat nyertünk arra, hogy műszereink érzékenysége már meghaladja az ilyen rendszerek felderítéséhez szükséges küszöböt" - mondta Cella. A szakértő hozzátette, azt várják, hogy a hasonló észlelések a következő megfigyelési időszakokban rutinszerűvé válhatnak.
Dr. Barta Dániel, a Wigner Fizikai Kutatóközpont tudományos munkatársa és a Virgo együttműködés tagja szerint az olyan kompakt kettős rendszerek, amelyek legalább egyik komponense neutroncsillag, nemcsak a relativisztikus asztrofizikai objektumokra vonatkozó ismereteinket bővítik, hanem kivételes lehetőséget nyújtanak az extrém nagy sűrűségű maganyag és a gravitáció kapcsolatának tanulmányozására is. "A kompakt csillagok olyan megfigyelhető makroszkopikus fizikai jellemzőiből, mint a tömegük és sugaruk, következtethetünk a mikrofizikai tulajdonságaikra" - nyilatkozta a szakember.
A LIGO-Virgo együttműködésben három magyar kutatócsoport is részt vesz.
A Dr. Vasúth Mátyás vezette, a Wigner Fizikai Kutatóközpontban működő Gravitációfizikai Kutatócsoportja 2010-től a Virgo együttműködés tagja. Az Eötvös Gravity Research Group (EGRG) az Eötvös Loránd Tudományegyetemen működik Dr. Frei Zsolt irányításával, a csoport 2007 óta az LSC tagja. Szintén a LIGO együttműködésben dolgozik a Szegedi Tudományegyetem gravitációs hullámokkal foglalkozó, Dr. Gergely Árpád László vezette csoport is, amely 2009-től az ELTE csoport külső tagjaként, 2014-től pedig önállóan végzi kutatómunkáját. Az együttműködésnek a három magyarországi kutatócsoporton kívül is vannak magyar résztvevői, Dr. Bartos Imre, a Floridai Egyetem, Dr. Márka Szabolcs és Dr. Márka Zsuzsa pedig a Columbia Egyetem munkatársaként csatlakoztak a vizsgálatokhoz.
