Článek
Vědce zaujaly vlastnosti tzv. dozvuků gravitačních vln, které se uvolňují z okolí hmotných černých děr nebo při slučování kompaktních kosmických objektů, např. neutronových hvězd. Ukázalo se, že součástí těchto dozvuků jsou i vyšší harmonické vlny, které se dají přirovnat k akordům hrajících hudebních nástrojů.
„Tyto vyšší harmonické vlny, tedy něco jako kosmické akordy, mají oproti základním vlnám dozvuků gravitačních vln vždycky trošku jiné vlastnosti. A právě výzkum těchto odlišností nám může prozradit vlastnosti objektů, ze kterých byly gravitační vlny uvolněny,“ přiblížil podle nedávné zprávy na webu Fyzikálního ústavu Slezské univerzity v Opavě jeho ředitel Zdeněk Stuchlík.
Hudební nástroj černá díra?
Gravitační vlny se uvolňují jak z kolidujících hmotných kosmických objektů, tak i z černých děr samotných. Právě na ty se výzkumníci zaměřili.
To jsme ještě neviděli. Astronomové jsou svědky probouzení černé díry
„Představte si černou díru jako velký kosmický nástroj, jehož dozvuky gravitačních vln představují tóny symfonie,“ uvedl Roman Konoplya ze zmíněného Fyzikálního ústavu v Opavě, hlavní autor několika vědeckých prací na toto téma (první, druhá, třetí studie), vycházejících z dlouhodobého bádání.
- Roman Konoplya, ukrajinský fyzik působící na Fyzikálním ústavu v Opavě, byl loni za svůj vědecký přínos oceněn Grantovou agenturou ČR.
„Tyto vibrace, známé jako kvazinormální módy, si můžeme představit jako hudební pozadí, které obohacuje hlavní tón houslí nebo klavíru,“ doplnil Konoplya s tím, že astrofyzici se vždy soustředili na onen „hlavní tón“, který zůstává relativně nezměněný.
Sloučení velmi hmotných objektů ve vesmíru, např. černých děr či neutronových hvězd, má za následek uvolnění výrazných gravitačních vln různých frekvenčních módů.
Ovšem „tóny“ v pozadí jsou podle expertů působících v Opavě mnohem zajímavější.
Češi pomáhají rozluštit astronomickou hádanku Cygnus X-3
Nejnovější výzkum opavských fyziků ukázal, že vlastnosti těchto „kosmických akordů“ jsou extrémně citlivé na drobné změny v blízkosti tzv. horizontu událostí černé díry.
Černá díra
Černé díry jsou velmi hmotné objekty, které mají natolik silnou gravitaci, že žádný objekt, včetně světla či jiného záření, je nemůže opustit. Úniková rychlost z černé díry je vyšší než rychlost světla. Podle teorie relativity není nic rychlejšího než světlo, tudíž nic nemůže tuto hranici opustit. Nelze proto získat informace o hmotě v černé díře.
Černou díru dělá černou takzvaný horizont událostí, jenž je jakousi hranicí černé díry a místem kolem ní, ze kterého se již nejde dostat, ani vyslat ven jakýkoli signál.
Část děr vzniká tzv. gravitačním kolapsem, známé jsou třeba kolapsy hvězdy v závěrečných fázích vývoje. Další skupinou jsou mj. obří (supermasivní) černé díry, které sídlí v centrech galaxií.
Superhmotné černé díry uprostřed galaxií vznikají jinak, než si astronomové mysleli
Podtóny mohou poskytnout nový pohled na geometrii černých děr, o kterých se dříve předpokládalo, že jsou k nerozeznání od jiných vesmírných objektů, jako jsou např. teoretické „časoprostorové zkratky“ známé jako červí díry.
Čeští astrofyzici pátrají po červích dírách. Přišli na to, jak je rozeznat
„Pomocí pokročilých modelů jsme zjistili, že zatímco hlavní tón zůstává stabilní, tyto vyšší podtóny se mohou výrazně lišit s malými změnami v blízkosti horizontu událostí. Tento objev se dá přirovnat ke zjištění, že zvuk každého hudebního nástroje obsahuje jemné podtóny, které odhalí jeho specifické vlastnosti či nedokonalosti,“ popsal Konoplya.
„Sondování geometrie černé díry blízko horizontu prostřednictvím těchto kosmických akordů je tedy zásadní pro pochopení základní gravitační teorie, která může zahrnovat opravy Einsteinovy klasické teorie,“ dodal.
Roman Konoplya byl za svůj výzkum v oblasti fyziky černých děr oceněn Grantovou agenturou ČR.
Současné detektory gravitačních vln jako LIGO či Virgo jsou schopny zaznamenat primárně základní tón kvazinormálních módů. Budoucí přístroje, jako např. plánovaná evropsko-americká vesmírná observatoř LISA, by však podle odborníků měly mít potenciál změřit tyto slabé „kosmické akordy“ mnohem lépe.
To vědcům poskytne mnohem přesnější obrázek o doposud nepozorovatelných okrajích černých děr.
ESA dala zelenou nové vesmírné misi. Češi se podílejí na stavbě sondy
