Vo februári 2016 vedci pracujúci na gravitačnom vlnovom observatóriu laserového interferónu (LIGO) urobili históriu, keď oznámili vôbec prvú detekciu gravitačných vĺn. Od tej doby sa štúdium gravitačných vĺn značne pokročilo a otvorilo nové možnosti pre štúdium vesmíru a zákonov, ktorými sa riadi.
Napríklad tím z University of Frankurt am Main nedávno ukázal, ako by sa dali gravitačné vlny použiť na určenie toho, ako sa mohutné neutrónové hviezdy môžu dostať pred zrútením sa do čiernych dier. Toto zostáva záhadou, pretože neutrónové hviezdy boli prvýkrát objavené v 60. rokoch 20. storočia. Akonáhle je stanovená horná hranica hmotnosti, vedci si budú môcť lepšie porozumieť tomu, ako sa hmota správa v extrémnych podmienkach.
Štúdia, ktorá popisuje ich zistenia, sa nedávno objavila vo vedeckom časopise Astrofyzikálny časopis pod názvom „Využitie gravitačných vlnových pozorovaní a kvázi univerzálnych vzťahov na obmedzenie maximálnej hmotnosti neutrónových hviezd“. Štúdiu viedli Luciano Rezzolla, predseda teoretickej astrofyziky a riaditeľ Inštitútu teoretickej fyziky na Frankfurtskej univerzite, s pomocou jeho študentov Eliasa Mosta a Luka Weiho.
Kvôli štúdiu tím zvážil nedávne pozorovania týkajúce sa udalosti gravitačnej vlny známej ako GW170817. Táto udalosť, ktorá sa konala 17. augusta 2017, bola šiestou gravitačnou vlnou, ktorú objavia gravitačné vlnové observatórium laserového interferónu (LIGO) a observatórium Panny. Na rozdiel od predchádzajúcich udalostí bol tento jedinečný tým, že sa zdal byť spôsobený zrážkou a výbuchom dvoch neutrónových hviezd.
A zatiaľ čo iné udalosti sa odohrali vo vzdialenosti asi miliardy svetelných rokov, GW170817 sa od Zeme odohral iba 130 miliónov svetelných rokov, čo umožnilo rýchlu detekciu a výskum. Okrem toho sa na základe modelovania, ktoré sa uskutočnilo mesiace po udalosti (a na základe údajov získaných röntgenovým observatóriom Chandra), zdálo sa, že zrážka zostala pozadu ako čierna diera.
Tím tiež prijal pre svoje štúdium prístup „univerzálnych vzťahov“, ktorý vyvinuli vedci na Frankfurtskej univerzite pred niekoľkými rokmi. Tento prístup znamená, že všetky neutrónové hviezdy majú podobné vlastnosti, ktoré sa dajú vyjadriť ako bezrozmerné veličiny. Spolu s údajmi GW dospeli k záveru, že maximálna hmotnosť nerotujúcich neutrónových hviezd nesmie prekročiť 2,16 slnečných hmôt.
Ako vysvetlil profesor Rezzolla v tlačovej správe univerzity vo Frankfurte:
„Krása teoretického výskumu spočíva v tom, že dokáže predpovedať. Teória však zúfalo potrebuje experimenty na zúženie niektorých svojich neistôt. Je preto pozoruhodné, že pozorovanie jedinej binárnej fúzie neutrónovej hviezdy, ku ktorej došlo milióny svetelných rokov ďalej, spolu s univerzálnymi vzťahmi objavenými v našej teoretickej práci, nám umožnilo vyriešiť hádanku, ktorá v minulosti zaznamenala toľko špekulácií. ““
Táto štúdia je dobrým príkladom toho, ako sa teoretický a experimentálny výskum môže zhodovať pri vytváraní lepších modelov predpovedí. Niekoľko dní po uverejnení ich štúdie výskumné skupiny z USA a Japonska tieto nálezy nezávisle potvrdili. Rovnako významne tieto výskumné tímy potvrdili výsledky štúdií pomocou rôznych prístupov a techník.
Očakáva sa, že v budúcnosti bude astronómia gravitačných vĺn pozorovať oveľa viac udalostí. A vďaka vylepšeným metódam a presnejším modelom, ktoré majú k dispozícii, sa astronómovia pravdepodobne dozvedú ešte viac o najzáhadnejších a najsilnejších silách pri práci v našom vesmíre.
