2016 m. Vasario mėn. Lazerinių interferometrų gravitacinių bangų observatorijoje (LIGO) dirbantys mokslininkai padarė istoriją, kai paskelbė pirmą kartą aptikę gravitacines bangas. Nuo to laiko gravitacinių bangų tyrimas smarkiai pasistūmėjo į priekį ir atvėrė naujas galimybes tyrinėti Visatą ir ją valdančius įstatymus.
Pavyzdžiui, Frankurto am Maino universiteto komanda neseniai parodė, kaip gravitacines bangas būtų galima panaudoti norint nustatyti, kaip masyvios neutroninės žvaigždės gali patekti prieš griūdamos į juodąsias skyles. Tai liko paslaptis, nes neutroninės žvaigždės pirmą kartą buvo atrastos septintajame dešimtmetyje. Dabar nustatę viršutinę masės ribą, mokslininkai galės geriau suprasti, kaip materija elgiasi ekstremaliomis sąlygomis.
Neseniai moksliniame žurnale pasirodė tyrimas, kuriame aprašomos jų išvados Astrofizinių žurnalų laiškai pavadinimu „Gravitacinių bangų stebėjimų ir kvaziversalių ryšių naudojimas siekiant suvaldyti maksimalią neutroninių žvaigždžių masę“. Tyrimui vadovavo Luciano Rezzolla, teorinės astrofizikos katedros pirmininkas ir Frankfurto universiteto Teorinės fizikos instituto direktorius, padedami jo studentų Elias Most ir Lukas Wei.
Tyrimo tikslais komanda apsvarstė naujausius gravitacinių bangų įvykio, žinomo kaip GW170817, stebėjimus. Šis įvykis, kuris įvyko 2017 m. Rugpjūčio 17 d., Buvo šeštoji gravitacinė banga, kurią atrado Lazerinių interferometrų gravitacinių bangų observatorija (LIGO) ir Mergelių observatorija. Skirtingai nuo ankstesnių įvykių, šis buvo išskirtinis tuo, kad jį galėjo sukelti dviejų neutronų žvaigždžių susidūrimas ir sprogimas.
Ir kadangi kiti įvykiai įvyko maždaug milijardo šviesmečių atstumu, GW170817 įvyko tik 130 milijonų šviesos metų atstumu nuo Žemės, o tai leido greitai aptikti ir ištirti. Be to, remiantis modeliavimu, kuris buvo atliktas praėjus mėnesiams po įvykio (ir naudojant duomenis, gautus „Chandra“ rentgeno observatorijos), susidūrimas, kaip liekana, paliko juodąją skylę.
Komanda savo tyrimui taip pat pasirinko „universaliųjų santykių“ metodą, kurį prieš kelerius metus sukūrė Frankfurto universiteto tyrėjai. Šis požiūris reiškia, kad visos neutronų žvaigždės turi panašias savybes, kurios gali būti išreikštos be matmenų dydžiais. Derindami su GW duomenimis, jie padarė išvadą, kad didžiausia nesisukančių neutroninių žvaigždžių masė negali viršyti 2,16 saulės masės.
Kaip paaiškino profesorius Rezzolla Frankfurto universiteto pranešime spaudai:
„Teorinių tyrimų grožis yra tas, kad jie gali numatyti. Tačiau teorijai žūtbūt reikia eksperimentų, kad būtų sumažintas jos neapibrėžtumas. Todėl labai nuostabu, kad vieno dvejetainio neutroninių žvaigždžių susijungimo, įvykusio per milijonus šviesmečių, stebėjimas kartu su visuotiniais ryšiais, kurie buvo atrasti per mūsų teorinį darbą, leido mums išspręsti mįslę, kuri praeityje matė tiek daug spekuliacijų “.
Šis tyrimas yra geras pavyzdys, kaip teoriniai ir eksperimentiniai tyrimai gali sutapti, norint gauti geresnius modelių skelbimo prognozes. Praėjus kelioms dienoms po jų tyrimo paskelbimo, JAV ir Japonijos tyrimų grupės savarankiškai patvirtino išvadas. Lygiai taip pat reikšmingai šios tyrimų grupės patvirtino tyrimų duomenis naudodamos skirtingus metodus ir metodus.
Tikimasi, kad ateityje gravitacinių bangų astronomija stebės dar daugybę įvykių. Turėdami patobulintus metodus ir tikslesnius modelius, astronomai greičiausiai sužinos dar daugiau apie paslaptingiausias ir galingiausias jėgas, veikiančias mūsų Visatoje.
