2016 m. Vasario 11 d. Lazerinio interferometro gravitacinių bangų observatorijos (LIGO) mokslininkai paskelbė pirmąjį gravitacinių bangų aptikimą. Ši raida, patvirtinusi prieš šimtmetį Einšteino bendrojo reliatyvumo teorijos pateiktą prognozę, kosmologams ir astrofizikams atvėrė naujas tyrimų galimybes. Nuo to laiko buvo atlikta daugiau aptikimų, kurie visi buvo sakomi kaip juodųjų skylių susiliejimo rezultatas.
Tačiau, pasak astronomų iš Glazgo ir Arizonos komandos, astronomai neturi apsiriboti vien bangų, kurias sukelia masiniai gravitaciniai susiliejimai, aptikimu. Remiantis jų neseniai atliktu tyrimu, „Advanced LIGO“, „GEO 600“ ir „Virgo“ gravitacinių bangų detektorių tinklas taip pat galėtų aptikti supernovos sukuriamas gravitacines bangas. Tai darydami, astronomai pirmą kartą galės pamatyti griūvančių žvaigždžių širdis.
Neseniai internete pasirodė tyrimas, pavadintas „Pagrindinės žlugimo supernovos sprogimo mechanizmo taikymas trimačiais gravitacinių bangų modeliavimu“. Jade Powello, kuris neseniai baigė doktorantūrą Glazgo universiteto Gravitacinių tyrimų institute, komanda teigia, kad dabartiniai gravitacinių bangų eksperimentai turėtų padėti aptikti bangas, kurias sukūrė „Core Collapse Supernovae“ (CSNe).
Dar kitaip vadinama II tipo supernova, CCSNe yra tai, kas nutinka, kai masyvi žvaigždė pasibaigia savo gyvenimo trukmės pabaigoje ir patiria greitą griūtį. Tai sukelia didžiulį sprogimą, kuris nupūtė išorinius žvaigždės sluoksnius, palikdamas likusią neutroninę žvaigždę, kuri ilgainiui gali tapti juodąja skyle. Kad žvaigždė galėtų tokią griūtį padaryti, ji turi būti ne mažiau kaip 8 kartus (bet ne daugiau kaip 40–50 kartų) Saulės masės.
Kai vyksta šie supernovų tipai, manoma, kad šerdyje susidarę neutrinai perduoda gravitacijos energiją, kurią išskiria šerdis, į vėsesnius išorinius žvaigždės regionus. Dr Powell ir jos kolegos mano, kad šią gravitacinę energiją būtų galima aptikti naudojant dabartinius ir būsimus instrumentus. Kaip jie paaiškina savo tyrime:
„Nors šiuo metu gravitacinių bangų detektoriais neaptikta jokio CCSNe, ankstesni tyrimai rodo, kad pažengęs detektorių tinklas gali būti jautrus šiems šaltiniams iki didžiojo Magelano debesies (LMC). CCSN būtų idealus daugialypės terpės šaltinis „aLIGO“ ir „AdV“, nes tikimasi, kad signalas bus neutralus ir elektromagnetinis. Gravitacijos bangos skleidžiamos giliai CCSNe šerdies viduje, o tai gali leisti išmatuoti astrofizinius parametrus, tokius kaip būsenos lygtis (EOS), rekonstruojant gravitacinių bangų signalą. “
Dr Powell ir jos tyrime taip pat aprašyta procedūra, kuri galėtų būti įgyvendinta naudojant „Supernova“ modelį Evidence Extractor (SMEE). Tada komanda atliko modeliavimą, naudodama naujausius trimačius gravitacinių bangų branduolio žlugimo supernovų modelius, kad nustatytų, ar galima pašalinti fono triukšmą ir tinkamai nustatyti CCSNe signalus.
Kaip Dr. Powell paaiškino „Space Magazine“ el. Paštu:
„Supernovos modelio įrodymų ištraukiklis (SMEE) yra algoritmas, kurį naudojame norėdami nustatyti, kaip supernovos gauna didžiulį kiekį energijos, reikalingos sprogti. Tam naudojama Bajeso statistika, norint atskirti įvairius galimus sprogimo modelius. Pirmasis modelis, kurį mes nagrinėjame darbe, yra tas, kad sprogimo energija gaunama iš žvaigždės skleidžiamų neutrinų. Antrame modelyje sprogimo energija atsiranda dėl greito sukimosi ir ypač stiprių magnetinių laukų. “
Remdamasi tuo, komanda padarė išvadą, kad trijų detektorių tinkle tyrėjai galėjo teisingai nustatyti greitai besisukančių supernovų sprogimo mechaniką, atsižvelgiant į atstumą. 10 kiloparsekų (32 615 šviesmečių) atstumu jie sugebės aptikti CCSNe signalus 100% tikslumu, o signalus - 2 kiloparsekais (6523 šviesmečiai) 95% tikslumu.
Kitaip tariant, jei ir kai supernova įvyks vietinėje galaktikoje, pasaulinis tinklas, kurį sudaro „Advanced LIGO“, „Virgo“ ir „GEO 600“ gravitacinių bangų detektoriai, turėtų puikią galimybę į jį įsitraukti. Šių signalų aptikimas taip pat leistų atlikti kai kuriuos novatoriškus mokslus, suteikiant galimybę mokslininkams pirmą kartą „pamatyti“ sprogstančias žvaigždes. Kaip paaiškino daktaras Powellas:
„Gravitacijos bangos skleidžiamos giliai žvaigždės šerdyje, kur negali ištrūkti elektromagnetinė spinduliuotė. Tai leidžia gravitacinių bangų aptikimo būdu mums pasakyti informaciją apie sprogimo mechanizmą, kurio neįmanoma nustatyti kitais metodais. Mes taip pat galime nustatyti kitus parametrus, pavyzdžiui, kaip greitai sukasi žvaigždė. “
Dr Powellas, neseniai baigęs savo daktaro laipsnį, taip pat eis postdoktodo pareigas RC Gravitacinių bangų atradimo kompetencijos centre (OzGrav) - gravitacinių bangų programoje, kurią rengia Svinburno universitetas Australijoje. Tuo tarpu ji su kolegomis vykdys tikslines supernovų paieškas, įvykusias per pirmąjį ir sekundžių pažangių detektorių stebėjimo važiavimus.
Nors šiuo metu nėra garantijų, kad jie suras ieškomus signalus, kurie parodytų, kad supernovos yra aptinkamos, komanda turi didelių vilčių. Ir atsižvelgiant į galimybes, kurias šis tyrimas suteikia astrofizikai ir astronomijai, jie vargu ar yra vieniši!
