U veljači 2016., znanstvenici koji su radili u Laser Interferometer Gravitacijsko-valnom opservatoriju (LIGO) napravili su povijest kada su najavili prvo otkrivanje gravitacijskih valova. Od tada je proučavanje gravitacijskih valova znatno napredovalo i otvorilo je nove mogućnosti za proučavanje Svemira i zakona koji njime upravljaju.
Na primjer, tim sa Sveučilišta u Frankurtu na Majni nedavno je pokazao kako se gravitacijski valovi mogu upotrijebiti za određivanje kako se masivne neutronske zvijezde mogu dobiti prije nego što se sruše u crne rupe. To je ostala misterija otkad su neutronske zvijezde prvi put otkrivene u 1960-ima. Uz sada postavljenu gornju granicu mase, znanstvenici će moći razviti bolje razumijevanje kako se materija ponaša u ekstremnim uvjetima.
Studija koja opisuje njihova otkrića nedavno se pojavila u znanstvenom časopisu Astrofizički časopis Pisma pod naslovom "Korištenje opažanja gravitacijskog vala i kvazi-univerzalni odnosi za ograničavanje maksimalne mase neutronskih zvijezda". Studiju su vodili Luciano Rezzolla, katedra za teoretsku astrofiziku i direktor Instituta za teorijsku fiziku Sveučilišta u Frankfurtu, a pomoć su mu pružili studenti, Elias Most i Lukas Wei.
Za potrebe svoje studije, tim je razmotrio nedavna zapažanja napravljena od događaja gravitacijskog vala poznatog kao GW170817. Ovaj događaj, koji se dogodio 17. kolovoza 2017., bio je šesti gravitacijski val koji su otkrili Opservatorij gravitacijskog vala Laser Interferometar (LIGO) i Opservatorij Djevice. Za razliku od prethodnih događaja, ovaj je bio jedinstven po tome što se činilo da je uzrokovan sudarom i eksplozijom dviju neutronskih zvijezda.
I dok su se drugi događaji dogodili na udaljenosti od oko milijardu svjetlosnih godina, GW170817 se dogodio samo 130 milijuna svjetlosnih godina od Zemlje, što je omogućilo brzo otkrivanje i istraživanje. Pored toga, na temelju modeliranja koje je provedeno mjesecima nakon događaja (i korištenjem podataka dobivenih Chandra X-ray Observatory) činilo se da je sudar ostavio crnu rupu kao ostatak.
Tim je također prihvatio „univerzalni odnos” za svoj studij koji su prije nekoliko godina razvili istraživači sa Sveučilišta u Frankfurtu. Ovaj pristup podrazumijeva da sve neutronske zvijezde imaju slična svojstva koja se mogu izraziti bezdimenzionalnim količinama. U kombinaciji s podacima GW-a zaključili su da maksimalna masa neutronskih zvijezda ne može biti veća od 2,16 solarnih masa.
Kao što je profesor Rezzolla objasnio u priopćenju sa Sveučilišta u Frankfurtu:
„Ljepota teorijskog istraživanja je što može predvidjeti. Teorija, međutim, očajnički treba eksperimente kako bi suzila neke svoje nesigurnosti. Stoga je prilično nevjerojatno da je promatranje spajanja jedne binarne neutronske zvijezde koje se dogodilo milijunima svjetlosnih godina u kombinaciji s univerzalnim odnosima otkrivenim našim teorijskim radom omogućilo da riješimo zagonetku koja je u prošlosti imala toliko nagađanja. "
Ova je studija dobar primjer kako se teorijska i eksperimentalna istraživanja mogu poklapati kako bi se dobili bolji modeli predviđanja oglasa. Nekoliko dana nakon objavljivanja njihove studije, istraživačke grupe iz SAD-a i Japana neovisno su potvrdile nalaze. Jednako značajno, ovi istraživački timovi potvrdili su nalaze istraživanja različitim pristupima i tehnikama.
Očekuje se da će astronomija gravitacijskog vala promatrati još mnogo događaja. A s poboljšanim metodama i preciznijim modelima koji su im na raspolaganju, astronomi će vjerojatno naučiti još više o najtajanstvenijim i najsnažnijim silama koje djeluju u našem Svemiru.
