Znanstvenici u opservatoriju gravitacijskog vala Laser Interferometer (LIGO) objavili su 11. veljače 2016. prvo otkrivanje gravitacijskih valova. Ovaj razvoj, koji je potvrdio predviđanje Einsteinove Teorije opće relativnosti prije jednog stoljeća, otvorio je nove putove istraživanja za kozmologe i astrofizičare. Od tog vremena napravljeno je više otkrića, za koja se sve pričalo da su rezultat spajanja crnih rupa.
Međutim, prema timu astronoma iz Glasgowa i Arizone, astronomi se ne moraju ograničavati na otkrivanje valova uzrokovanih masivnim gravitacijskim spajanjem. Prema nedavno objavljenoj studiji, napredna mreža LIGO, GEO 600 i Devizija gravitacionih valova detektor također mogu otkriti gravitacijske valove koje je stvorila supernova. Na taj način astronomi će prvi put moći vidjeti u srcima zvijezda koje se urušavaju.
Studija pod naslovom "Uključivanje mehanizma eksplozije jezgre srušavanja supernove s trodimenzionalnim simulacijama gravitacijskog vala" nedavno se pojavila na mreži. Na čelu s Jade Powell, koja je nedavno završila doktorat na Institutu za gravitacijska istraživanja na Sveučilištu u Glasgowu, tim tvrdi da bi trenutni eksperimenti s gravitacijskim valovima trebali biti u stanju otkriti valove stvorene u Core Collapse Supernovae (CSNe).
Inače poznati kao supernove tipa II, CCSNe su ono što se događa kada ogromna zvijezda dosegne kraj svog vijeka i doživi brzi kolaps. To pokreće ogromnu eksploziju koja puše vanjske slojeve zvijezde, ostavljajući iza sebe ostatak neutronske zvijezde koja bi s vremenom mogla postati crna rupa. Da bi se zvijezda mogla podvrgnuti takvom kolapsu, ona mora biti najmanje 8 puta (ali ne više od 40 do 50 puta) mase Sunca.
Kad se dogode ove vrste supernova, vjeruje se da neutrini proizvedeni u jezgri prenose gravitacijski energija oslobođena jezgrom urušavanja u hladnija vanjska područja zvijezde. Doktorica Powell i njezini kolege vjeruju da bi se ta gravitaciona energija mogla otkriti pomoću postojećih i budućih instrumenata. Kako objašnjavaju u svojoj studiji:
„Iako detektori gravitacijskog vala trenutno nisu otkrili CCSNe, prethodna ispitivanja pokazuju da napredna detekcijska mreža može biti osjetljiva na te izvore prema velikom magnetskom oblaku (LMC). CCSN bi bio idealan izvor multi-messengera za aLIGO i AdV, jer bi se očekivali neutrino i elektromagnetski pandan signalu. Gravitacijski valovi emitiraju se duboko u jezgru CCSNe, što može omogućiti astrofizičke parametre, poput jednadžbe stanja (EOS), da se mjere rekonstrukcijom signala gravitacijskog vala. "
Doktorica Powell i ona također su opisali postupak u svojoj studiji koji se može implementirati pomoću Supernova modela Evidence Extractor (SMEE). Tim je zatim izveo simulacije koristeći najnovije trodimenzionalne modele gravitacionih valova jezgre kolapsa jezgre kako bi utvrdio može li se eliminirati pozadinski šum i pravilno otkrivanje CCSNe signala.
Kao što je dr. Powell objasnio Space Magazinu putem e-maila:
„Model ekstrakta dokaza Supernove (SMEE) je algoritam koji koristimo za određivanje kako supernove dobivaju ogromnu količinu energije koja im je potrebna za eksploziju. Za razliku od različitih mogućih modela eksplozije koristi se Bayesova statistika. Prvi model koji u radu razmatramo jest da energija eksplozije dolazi iz neutrina koje emitira zvijezda. U drugom modelu energija eksplozije dolazi iz brze rotacije i izuzetno jakih magnetskih polja. "
Iz toga je tim zaključio da su istraživači u mreži s tri detektora mogli ispravno odrediti mehaniku eksplozije za brzo rotirajuće supernove, ovisno o njihovoj udaljenosti. Na udaljenosti od 10 kiloparseka (32.615 svjetlosnih godina) mogli bi sa 100% točnosti detektirati signale CCSNe i signale od 2 kiloparseka (6.523 svjetlosne godine).
Drugim riječima, ako se i kada dogodi supernova u lokalnoj galaksiji, globalna mreža koju tvore napredni detektori gravitacijskog vala LIGO, Djevica i GEO 600 imala bi izvrsnu šansu da je pokupi. Otkrivanje ovih signala omogućilo bi i neke revolucionarne znanosti, omogućujući znanstvenicima da prvi put "vide" unutra eksplodirajuće zvijezde. Kao što je dr. Powell objasnio:
"Gravitacijski valovi emitiraju se duboko u jezgri zvijezde, gdje ne može pobjeći nijedno elektromagnetsko zračenje. To omogućava detekciju gravitacijskog vala da nam kaže podatke o mehanizmu eksplozije koji se ne mogu odrediti drugim metodama. Možda ćemo moći utvrditi i druge parametre, poput brzine kojom se zvijezda rotira. "
Powell, nakon što je nedavno doktorirao, također će zauzeti postdoktorsku poziciju u RC Centru izvrsnosti za otkrivanje gravitacijskih valova (OzGrav), program gravitacijskog vala koje je u Australiji organiziralo Sveučilište Swinburne. U međuvremenu, ona i njezini kolege provodit će ciljane pretraživače supernova koje su se pojavile tijekom prvih i sekundarnih naprednih promatračkih staza.
Iako u ovom trenutku nema garancija da će pronaći tražene signale koji bi pokazali da se supernove mogu otkriti, tim se nada. A s obzirom na mogućnosti koje ovo istraživanje ima za astrofiziku i astronomiju, oni jedva da su sami!
