A Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) munkatársai 2016 februárjában történetet tettek, amikor bejelentették a gravitációs hullámok első észlelését. Azóta a gravitációs hullámok vizsgálata jelentősen fejlődött, és új lehetőségeket nyitott meg az Univerzum és az azt irányító törvények tanulmányozása során.
Például a Frankurt am Main Egyetem egy csoportja nemrégiben megmutatta, hogyan lehetne használni a gravitációs hullámokat annak meghatározására, hogy a hatalmas neutroncsillagok mikor tudnak bejutni, mielőtt fekete lyukakba esnek. Ez továbbra is rejtély, mivel a neutroncsillagokat először fedezték fel az 1960-as években. És a most meghatározott felső tömegkorláttal a tudósok jobban megérthetik, hogyan viselkedik az anyag extrém körülmények között.
Az eredményeket leíró tanulmány a közelmúltban jelent meg a tudományos folyóiratban Az asztrofizikai folyóiratok cím alatt: „Gravitációs hullámmegfigyelések és kvázi-univerzális kapcsolatok felhasználása a neutroncsillagok maximális tömegének korlátozására”. A tanulmányt Luciano Rezzolla, az Elméleti Asztrofizika Tanszék és a Frankfurti Egyetem Elméleti Fizikai Intézet igazgatója vezette, hallgatói, Elias Most és Lukas Wei segítségével.
Vizsgálataik érdekében a csoport figyelembe vette a GW170817 néven ismert gravitációs hullám eseményének közelmúltbeli megfigyeléseit. Ez az esemény, amelyre 2017. augusztus 17-én került sor, volt a hatodik gravitációs hullám, amelyet a lézerinterferométer gravitációs hullámú megfigyelőközpontja (LIGO) és a Szűz megfigyelőközpont fedez fel. A korábbi eseményekkel ellentétben ez az egyedülálló volt, mivel látszólag két neutroncsillag ütközése és robbanása okozta.
Míg más események körülbelül egymilliárd fényév távolságban fordultak elő, a GW170817 csak 130 millió fényévre volt a Földtől, ami lehetővé tette a gyors észlelést és kutatást. Ezenkívül az esemény utáni hónapokkal elvégzett modellezés alapján (és a Chandra Röntgenmegfigyelő Intézet adatainak felhasználásával) az ütközés úgy tűnt, hogy egy fekete lyuk maradt hátra.
A csoport tanulmányaikhoz „egyetemes kapcsolatok” megközelítést is alkalmazott, amelyet néhány évvel ezelőtt a frankfurti egyetemi kutatók fejlesztettek ki. Ez a megközelítés azt jelenti, hogy minden neutroncsillag hasonló tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek dimenzió nélküli mennyiségekben fejezhetők ki. A GW-adatokkal kombinálva arra a következtetésre jutottak, hogy a nem forgó neutroncsillagok maximális tömege nem haladhatja meg a 2,16 napenergiát.
Ahogyan Rezzolla professzor a frankfurti egyetemi sajtóközleményben kifejtette:
„Az elméleti kutatás szépsége az, hogy előrejelzéseket tud tenni. Az elméletnek azonban kétségbeesetten kísérletekre van szüksége annak bizonytalanságainak néhány szűkítése érdekében. Ezért rendkívül figyelemre méltó, hogy egyetlen bináris neutroncsillagos összefonódás megfigyelése, amely fény millió évek távolságra történt, összekapcsolva az elméleti munkánk során felfedezett egyetemes kapcsolatokkal, lehetővé tette nekünk egy olyan rejtvény megoldását, amely a múltban oly sok spekulációt látott. ”
Ez a tanulmány jó példa arra, hogy az elméleti és a kísérleti kutatások egybeeshetnek-e jobb modellek és hirdetési előrejelzések előállítása érdekében. Néhány nappal tanulmányuk közzététele után az USA és Japán kutatócsoportjai függetlenül megerősítették az eredményeket. Ugyanilyen jelentősen ezek a kutatócsoportok különböző megközelítések és technikák alkalmazásával megerősítették a tanulmány eredményeit.
A jövőben a gravitációs hullámú csillagászat várhatóan még sok más eseményt megfigyel. És a rendelkezésükre álló továbbfejlesztett módszerekkel és pontosabb modellekkel a csillagászok valószínűleg még többet megtudnak az univerzumunkban működő leginkább titokzatos és legerősebb erőkről.
