Ahogy az első két észlelés esetén is, ezek a hullámok akkor keletkeztek, amikor két fekete lyuk összeolvadt, egy nagyobb fekete lyukat hozva létre.

Az újonnan felfedezett fekete lyuk, amely az összeolvadás során keletkezett, körülbelül 49-szer akkora tömegű, mint a Napunk. Ez az érték a LIGO által korábban észlelt két, szintén összeolvadásból származó fekete lyuk tömege közé esik, amelyek 62 illetve 21 Nap tömegűek.

Az új észlelés a LIGO jelenleg zajló, O2 nevű, 2016. december elején kezdődött megfigyelési időszaka alatt történt, amely a nyár végéig tart. A megfigyeléseket két azonos detektor végzi – az egyesült államokbeli Hanfordban és Livingstonban –, amelyeket a Caltech és az MIT egyetemek működtetnek, a National Science Foundation (NSF) támogatásával.

"Most már tisztán látszik, hogy a gravitációshullám-detektorok valóban új ablakot nyitnak a világegyetemre, és megkezdődhet az asztrofizika ezen új ágának megfigyelési korszaka" – mondta a felfedezésre reagálva Frei Zsolt, az Eötvös Loránd Tudományegyetem (ELTE) professzora, az ELTE LIGO tagcsoportjának vezetője.

"A kérdés már nem az, hogy tudjuk-e észlelni a gravitációs hullámokat, mivel ez a harmadik megtalált jel után immár kétséget kizáróan bebizonyosodott. A kérdés most már az, hogy hogyan és mire tudjuk használni ezeket a jeleket az asztrofizikában és a világegyetem megértésében" – mondta.

Mindhárom esetben a LIGO két detektora egyszerre észlelte a feketelyuk-párok nagy energiájú összeolvadásából származó gravitációs hullámokat. Ezek az ütközések az adott, rövid időpillanatban nagyobb teljesítményt bocsátanak ki, mint amekkorát a világegyetem összes csillaga és galaxisa együttvéve fény formájában kisugároz. A legutóbbi jel érkezett eddig a legtávolabbról: a fekete lyukak összeolvadása tőlünk mintegy 3 milliárd fényévnyire történt. (Az első és a második észlelés fekete lyukjai rendre 1,3 és 1,4 milliárd fényévnyire voltak.)

"Most először van bizonyítékunk arra, hogy a két fekete lyuk forgása nem összehangolt, ami arra utal, hogy az észlelt kettős egy sűrű csillaghalmazban, befogódással keletkezett" – mondja Raffai Péter, az ELTE adjunktusa. "Az Eötvös Loránd Tudományegyetem LIGO tagcsoportjaként az elsők között voltunk a LIGO kollaborációban, akik ezzel a keletkezési mechanizmussal foglalkoztunk. A mostani felfedezés megerősítést jelent a számunkra abban, hogy a kutatásainkkal jó úton haladunk."

Két alapmodell létezik arra, hogy a feketelyuk-kettősök hogyan jöhetnek létre. Az első modell szerint a fekete lyukak együtt keletkeznek: egy kettősrendszert alkotó csillagpár mindkét tagja szupernóvaként felrobban, amiben – mivel az eredeti csillagok összehangoltan forogtak – a keletkező fekete lyukak forgása is összehangolt marad.

A másik modell szerint a fekete lyukak csak a kialakulásuk után találkoznak egymással, sűrű csillaghalmazokon belül. A fekete lyukak azután alkotnak kettősrendszert egymással, hogy mindketten a csillaghalmaz közepébe süllyedtek. E folyamat eredményeként a fekete lyukak bármilyen irányban foroghatnak a keringés síkjához képest. Mivel a LIGO több bizonyítékát látja annak, hogy a GW170104 fekete lyukjai nem összehangoltan forogtak, az adatok valamivel jobban alátámasztják a sűrű csillaghalmazokban keletkezés elméletét.

Kijelenthető, hogy az észlelés ismét próbára tette Albert Einstein gravitációelméletét. A kutatók például egy "diszperziónak" nevezett jelenséget is kerestek, amely fényhullámoknak egy anyagi közegen történő áthaladásakor is fellép, mint például üvegben, ahol a fényhullámok a hullámhosszuktól függő sebességgel haladnak át: a prizmák ennek segítségével hoznak létre szivárványt. Einstein általános relativitáselmélete kizárja a gravitációs hullámok diszperzióját a forrásuktól a Földig tartó útjuk során. A LIGO – az elmélet várakozásaival összhangban – nem találta nyomát ennek a jelenségnek.

"A LIGO műszerei lenyűgöző érzékenységet értek el" – jegyezte meg a felfedezés kapcsán Jo van den Brand, a Virgo Kollaboráció szóvivője, a holland Nikhef Intézet fizikusa, és az amszterdami VU Egyetem professzora.

"Arra számítunk, hogy a Virgo, az európai interferométer, ezen a nyáron kibővíti majd a detektorok hálózatát, ami a jelek forrásainak jobb lokalizálásához segít majd minket" – fűzte hozzá. "Az Advanced Virgo megépítését célzó fejlesztések ez év elején befejeződtek, és a május elején sikeresen lezajlott első tesztfutások alatt a detektor minden részrendszere megfelelően működött" – mondja Vasúth Mátyás, a Wigner Virgo csoport vezetője. "A detektor finomhangolásával és a zajforrások kiszűrésével az érzékenység növekszik, és a Virgo hamarosan csatlakozhat a LIGO detektorokhoz az univerzum eredetének és fejlődésének vizsgálatában" – egészítette ki.

A LIGO-Virgo együttműködés kutatói tovább folytatják a legújabb LIGO adatok átfésülését, a világegyetem távoli régióiból érkező téridő-fodrozódások után kutatva. További technikai fejlesztéseken is dolgoznak a LIGO következő adatgyűjtő időszakára készülve (ez lesz majd az O3), ami várhatóan 2018 végén kezdődik el, miután a detektorok érzékenysége ismét tovább fog javulni.

"Az összeütköző fekete lyukakból származó gravitációs hullámok harmadik megerősített észlelésével a LIGO hatékony eszköznek bizonyult a világegyetem sötét objektumainak megfigyelésére" – mondja David Reitze a Caltechről, aki a LIGO laboratórium ügyvezető igazgatója. "Miközben a LIGO egyedülállóan alkalmas az ilyen típusú események megfigyelésére, abban reménykedünk, hogy hamarosan olyan, másfajta asztrofizikai eseményeket is meglátunk majd, mint amilyenek például a neutroncsillagok nagyenergiájú ütközései."

(Origo)