Електромагнетните бранови се емитираат кога некоја наелектризирана честичка е забрзана, а гравитациските бранови кога некоја маса е забрзана, но, да не постои сферна симетрија во нејзиното движење.
Таков е случајот со планетата во орбитата околу Сонцето. Но, поради големото меѓусебно растојание, во таквата ситуација забрзувањето е мало (а Сонцето уште помало), па и гравитациското зрачење е слабо и под нивото на секоја детекција.
Ефектот е поголем кај блиските двојни ѕвезди, бидејќи нивните маси се поголеми, а меѓусебното растојание помало, па и забрзувањето на двете ѕвезди, на секоја во својата орбита, поголемо. Меѓутоа, ефектот е најголем кога има пар на компактни објекти: пар неутронски ѕвезди, неутронска ѕвезда и црна дупка или пар од црни дупки.
Тоа се објекти со маси како ѕвезди, дури и како масивни ѕвезди во случајот на црни дупки, но, поради нивните мали димензии од нивните меѓусебни растојанија, можат да се сведат на само стотина или десетина километри.
Објектите во таквите парови се движат со големо забрзување, што доведува до забележливи гравитациски бранови. Со тоа, секој објект во таквиот пар губи енергија и приоѓа се поблиску кон другиот, со што го намалува нивниот орбитален период.
Тоа е ефектот кој го забележаа радио-астрономите, Хулс и Тејлор, пред повеќе од триесет години.
Со модулација на радио зрачење на пулсар, се утврдило дека станува збор за две неутронски ѕвезди во взаемна орбита, што значи дека енергијата на двојниот систем станува се пониска. Тоа измерено губење на енергијата, со голема точност се поклопува со формулата за губење на енергијата преку емитирање на гравитациски бранови, која ја предвидува Теоријата на релативноста.
Меѓутоа, самото гравитациското зрачење од тој систем е многу слабо за да може директно да се регистрира од страна на инструментите на Земјата. Во овој случај значи, не се „гледаат“ гравитациските бранови, туку само нивниот извор.
Со време, поради губење на енергијата низ гравитациските бранови, објектите во пар се сè поблиску и меѓусебните забрзувања се поголеми, што доведува до се поголеми емисии од гравитациски бранови и на крај до судир и спојување на објекти во пар.
Резултатот од спојувањето на две неутронски ѕвезди е секогаш црна дупка, бидејќи нивната вкупна маса е поголема од максималната можна маса за неутронска ѕвезда. Тоа е резултатот од спојувањето на црната дупка и неутронските ѕвезди, како и спојувањето на две црни дупки.
Техничките предизвици се изгледа нерешливи, почнувајќи од потребната брзина и капацитетот на компјутерите до неопходноста да се развиваат нови нумерички методи, кои можат да ја следат еволуцијата на системот од почетната оддалеченост која се мери со милиони километри до самото спојување, со влијанието на плимските сили кои компактните објекти го имаат едни на други и неизбежните гравитациски дилатации на времето, сè поголеми како што објектите се сè поблиску. И се разбира, со емисии на гравитациски бранови и ефекти кое тоа губење на енергија го има на пар.
Овде е симулација на истражувачката група SXS (Simulacijа Ekstremni Prostor-vreme), која покажува спојување на две црни дупки, гледано од позиција на вселенски брод кој е на оската на револуција на системот:
Гравитациските бранови не се видливи со голо око, но се гледа ефектот од гравитациските леќи кои црните дупки го имаат на ликовите и позициите на ѕвездите во позадина.
Еволуцијата на ваквиот пар се завршува со формирање на масивни црни дупки, чија маса е еднаква на масата компоненти минус масата која е изгубена низ гравитациските бранови. Во симулацијата се забележува конечната релаксација на симетрична црна дупка, т.н. „ringdown.“
Кога на 14 септември 2015 г. ЛИГО забележа јасен сигнал, теоретичарите по 25 години симулација биле подготвени. По темелните анализи и проверки, на 11 февруари 2016 г. ЛИГО објави дека забележал сигнал од едно вакво спојување на две црни дупки во една.
Во овој случај е детектирано гравитациско зрачење, но не го гледаме неговиот извор. Не постои детекција на електромагнетно зрачење од овој објект, дури и неговата точна локација не небото е непрецизна. Но, гравитацискиот сигнал е карактеристичен и изгледа и сигурен.
Со тоа, нашата технологија дојде во допир со новата реалност која до сега не можеше да се регистрира, со гравитациски бранови кои нè опкружуваат од сите страни, исто како и ѕвездената светлина.
Превод: Петар Ивановски
Извор: Астрономски Магазин
