Hmotné zomierajúce hviezdy, monštrá s hmotnosťami desiatky ráz väčšími než je hmotnosť Slnka, by mali vyžarovať gravitačné vlny, ktoré by sme mali byť schopní počuť, vedeckejšie povedané: registrovať pomocou observatória LIGO.
Tím astronómov objavil možný zdroj gravitačných vĺn: zámotok horúceho hustého plynu, ktorý vznikol vnútri hmotnej zomierajúcej hviezdy. Tento zdroj je v dosahu nedávnej pozorovacej kampane Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO).
Vytie vetra
Mohutné hviezdy s hmotnosťou 20 až 40 hmotností Slnka umierajú mimoriadne veľkolepým spôsobom. Najskôr v jadre hviezdy vznikne čierna diera a tá sa vzápätí začne kŕmiť hmotou nachádzajúcou sa okolo nej. Tento proces poháňa dva výtrysky (jety) v navzájom opačných smeroch, ktoré si prerážajú cestu smerom von z hviezdy. Keď sa tieto výtrysky predierajú cez vonkajšie vrstvy hviezdy, nahromadí sa okolo nich množstvo horúcej hustej hmoty. Za niekoľko sekúnd, kým výtrysky nezničia hviezdu úplne, zámotok plynu namotaný okolo nich vytvorí drobné zvlnenie časopriestoru, teda gravitačné vlny.
Tento proces nedávno objavil Ore Gottlieb z Northwestern University v USA so svojimi kolegami a dokázal, že pri ňom môžu vznikať gravitačné vlny. Aby som bol úprimný, ja som nehľadal zámotky. Zaujímal som sa o iné zdroje gravitačných vĺn, povedal O. Gottlieb. Tieto zámotky bolo však príliš ťažké ignorovať. Išlo skôr o náhodu, že som sa začal pokúšať porozumieť vyžarovaniu gravitačných vĺn z nich. Aby zistili, či by detektor LIGO mohol takéto vlny zachytiť, vedci vykonali počítačové simulácie, ktoré sledovali výtrysky a zámotky okolo nich počas celej dráhy od ich vzniku v blízkosti čiernej diery až po miesto, kde prerážali povrch hviezdy a unikali do priestoru. Na základe získaných údajov potom Gottliebov tím vypočítal, ako by mal vyzerať výsledný signál v oblasti gravitačných vĺn. Na rozdiel od rôznych iných nezvyčajných zvukov, ako napríklad cvrlikanie pri špirálovaní párov čiernych dier, signál z výtryskov a zámotkov znel ako desivé vytie vetra.
V ústrety šťastnej náhode
Dôležité je, že takýto signál by nebol iba odlišný, ale bol by aj dosť hlasný na to, aby ho zachytil detektor gravitačných vĺn LIGO. Vlny by boli na frekvenciách v rozsahu interferometra LIGO, aspoň keď sledujeme výtrysky zboku (v smere pozdĺž lúča). Tento typ zdroja gravitačných vĺn by mohol ponúknuť astronómom nové pohľady na to, ako kolabujú jadrá hviezd. To je osobitne cenné, pretože kolabujúce hviezdy majú výtrysky a zámotky, supernovy z nich sú však príliš tiché pre prístroj LIGO, ak nie je zdroj veľmi blízko. Tieto zámotky by mali taktiež vyžarovať svetlo v rôznych oblastiach spektra a tak dvojitý zdroj – gravitačné vlny a svetlo – priťahuje pozornosť astronómov.
Zo získaných poznatkov vyplýva, že supernovy z takých hmotných hviezd sú vzácne a O. Gottlieb neočakáva, že by ich prístroj LIGO, ktorý je detektorom druhej generácie, dokázal registrovať. Očakávame približne jednopercentnú šancu, že zachytíme gravitačné vlny zo zámotku so štvrtou generáciou detektorov a s piatou by táto pravdepodobnosť mohla stúpnuť na približne desať percent, predpovedá O. Gottlieb. Najpravdepodobnejší scenár však je, že zámotky zachytíme už s treťou generáciou detektorov na registráciu gravitačných vĺn. Človek však nikdy nevie, čo sa dá šťastnou náhodou objaviť.
RNDr. Zdeněk Komárek
