Není to tak dávno, co byly pulzary, které pozorujeme v okolním vesmíru, se svými pulzy přesnější než nejlepší pozemské atomové hodiny. Soudobé špičkové atomové hodiny už sice pulzary porážejí, ale přesnost pulzarů, coby zcela přírodní objekty, je stále hodna obdivu. Nad pulzary můžeme žasnout, a také je můžeme využít k pozoruhodnému výzkumu.
Vědci detailně monitorují vybrané pulzary a sestavují z nich virtuální galaktické pulzarové detektory (Pulsar Timing Array). Je to náročná práce, protože pulzary a pozemští pozorovatelné neexistují jen tak ve vzduchoprázdnu. Mnoho pulzarů se nachází ve dvojhvězdných systémech, kde se obíhají s hvězdným partnerem, Země obíhá kolem Slunce a tak dál. Všechny tyto pohyby je nutné odfiltrovat, aby zbyly jen signály pulzarů.
Virtuální pulzarové systémy nabízejí překvapivě široké využití. Asi nejznámější jsou soustavy milisekundových pulzarů, které umožňují detekovat a analyzovat gravitační vlny o dlouhé vlnové délce. V současné době ve světě pracuje pět aktivních pulzarových detektorů: australský Parkes Pulsar Timing Array, evropský European Pulsar Timing Array, americký North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav), indický Indian Pulsar Timing Array a čínský Chinese Pulsar Timing Array. Také se připravuje jihoafrický MeerKAT Pulsar Timing Array. Všechny tyto projekty získávají data z výkonných radioteleskopů.
John LoSecco z americké University of Notre Dame počítá s tím, že pulzarové detektory bude možné využít pro detekci neviditelných hmotných objektů či struktur v Mléčné dráze. Nedávno si tím vystoupil na konferenci National Astronomy Meeting ve Velké Británii. Vychází z toho, že když mezi pulzarem a námi projde hmotný objekt, dojde k protažení pulzu pulzaru. Pokud by šlo o objekt o hmotnosti Slunce, bude to zpoždění asi o 10 mikrosekund. Pro člověka je to nerozlišitelné, ale pro extrémně přesný systém, jako je pulzarový detektor, to je citelné.
LoSecco uvádí, že v katalogu 65 milisekundových pulzarů, monitorovaných až 10 tisíc dní, mají 12 kandidátů na takové události. Někteří z nich jsou statisticky velmi zřetelní. Pokud jde o hmotu objektů, které tyto události vyvolaly, není příliš velká, tedy na vesmírné poměry. V jednom případě jde o jednu pětinu hmoty Slunce.
Otázkou samozřejmě je, co jsou takto detekované objekty, pokud existují, zač. LoSecco diplomaticky hovoří o „koncentracích hmoty.“ Mohou to být masivní potulné planety či malé hvězdné objekty, jako hnědí či bílí trpaslíci. Také to prý mohou být chuchvalce temné hmoty, které si jen tak poletují Mléčnou dráhou. Výzkum je v plném proudu, časem se určitě dozvíme víc.
Video: Gravitational Wave Background | Scientists use a living laboratories called pulsar timing arrays
Literatura
NANOGrav pátrá po gravitačních vlnách nízkých frekvencí
Autor: Stanislav Mihulka (09.04.2016)
Je „pátá síla“ skrytou vlastností temné hmoty?
Autor: Dagmar Gregorová (19.06.2018)
Vesmírná navigace pomocí pulsarů
Autor: Vladimír Wagner (12.05.2021)
NANOGrav oznámil průlomový objev gravitačního pozadí vesmíru
Autor: Stanislav Mihulka (29.06.2023)
Diskuze:
Ežo Vlkolinský,2024-07-23 12:22:23
Gravitačné vlny sa z dvojice čiernych dier evidentne dostávajú bez ohľadu na horizonty udalostí. Predstavujem si, že dvojica horizontov udalostí sa postupne mení z tvaru dvoch oddelených gúľ, cez približne tvar presýpacích hodín až po jednu guľu. Frekvencia a intenzita gravitačných vĺn sa postupne zvyšuje, až po splynutí čiernych dier ustane. Ak by boli čierne diery singularitami, tak by bola najvyššia frekvencia takmer nekonečná. Horizont udalostí nie je bariérou pre gravitáciu (a elektrický náboj).
Re:
F M,2024-07-24 01:02:38
Vtipné, tedy alespoň mě to tak přijde, že mezi nimi je oblast s beztíží. Animace od renomovaných institucí se dají najít na YouTube. To obíhání potom ten klesající čtverec vzdálenosti rychle utne (tedy odhadem, ale myslím vcelku jasně).
Re: Re: Re:
F M,2024-07-24 21:35:40
Snad mě lidi co tomu narozdíl ode mne rozumí alespoň trochu nesežerou. Zde se vzorce píší bídně, tak to slepím jak to půjde: Velikost síly gravitace klesá se čtvercem vzdálenosti těch děr, tedy konstanty/r² kde r je vzdálenost. Dělí se číslem (r²; 0,001*0,001=0,000001), které se ke konci velmi rychle blíží k nule. Tedy ta síla jde do nekonečna mnohem rychleji než u odstředivých sil (pardon píši takto schválně množné číslo) kde je to bez toho umocnění (0,001). Ony zde, vysoké rychlosti, silné gravitační pole, ty konstanty tedy nemusí být úplně konstanty, i vše ostatní je komplikovanější a v žádném případě neaspiruji na to to vypočítat přesně, ale to co jsem psal by mělo platit a ten závěr sbližování by měl být v lokálním čase rychlý.
Nanejhůř jsem špatně popsal tohle starší krátké video: https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&opi=89978449&url=https://www.youtube.com/watch%3Fv%3DI_88S8DWbcU&ved=2ahUKEwizktLhrcCHAxV5HxAIHcgnBeYQo7QBegQIBRAB&usg=AOvVaw3WvKxFAENDHXfyA6ll7q6O
Re: Re: Re: Re:
Ežo Vlkolinský,2024-07-25 08:12:52
Pri približovaní gravitácia stúpa so štvorcom vzdialenosti. Stúpa aj intenzita a frekvencia gravitačných vĺn až do okamžiku splynutia. To splynutie na videu sa mi nezdá. Vyzerá ako splynutie buniek.
Re: Re: Re: Re: Re:
F M,2024-07-25 12:24:28
U toho videa koukněte na autora, ten konec opravdu proběhne velmi rychle. Ono se mi do té odpovědi moc nechtělo i z jiných důvodů, třeba proto, že co je pod horizontem opravdu nevíme a tak ty předpovědi u toho konce opravdu budou trochu na vodě a rozlišit co jde a nejde zanedbat není úplně triviální. U té intenzity a frekvence, tam je amplituda a frekvence a z toho energie (tedy naopak :-), záleží na směru těch vln, blízko ke splynutí směřuje většina dovnitř a ta vyzářená energie paradoxně klesá, "vyzářená" energie snižuje hmotnost tím klesá přitažlivost... a všechno je to nelineární, opravdu pořádná odpověď je na článek. Jak jsem psal níže, ta konečná stadia (pod horizontem) nevidíme a neuvidíme, dopustím se dalších vtípků, "je to jiný vesmír, v naší budoucnosti to nenastane". Raději zkusím najít nějaké odkazy.
Ještě jsem zapomněl dodat i v těch příspěvcích předtím, že jsem očekával od začátku, že se bavíme o kolizní dráze těch ČD, což trochu vysvětluje, ale úplně neomlouvá to mé zjednodušení těch oběžných drah.
Tady to máte relativně čerstvé video z boku: https://www.ligo.caltech.edu/video/black-holes-merging-2
Je to vztáhnuto i na ČD, velmi krátké: https://www.osel.cz/9599-prvni-detekce-gravitacnich-vln-ze-splynuti-neutronovych-hvezd.html
Na tomto se dá dost pochopit https://en.wikipedia.org/wiki/Innermost_stable_circular_orbit
Rozcestník https://en.wikipedia.org/wiki/Binary_black_hole
Re: Re: Re: Re:
Pavel Kaňkovský,2024-07-25 10:12:54
Nejsem si jistý, zda chápu, co chcete říct, ale tohle vyřešil už Kepler: pokud se dvě tělesa nesrazí (spolu nebo s něčím jiným), tak budou obíhat společné těžiště, jen se jejich potenciální energie bude měnit na kinetickou, když se budou přibližovat, a opačně, když se budou vzdalovat.
Kdyby to tak nefungovalo, tak neexistovala žádná sluneční soustava, protože by všechno spadlo do Slunce.
Takto to v zásadě funguje i v obecná relativitě, ale ta tam přidává (kromě jiného) ještě chyták s vyzařováním gravitačních vln, kterými ta obíhající se tělesa energii ztrácejí, což znamená, že se musí postupně přibližovat. U běžných hvězd a planet je to zanedbatelné, ale u černých děr je vyzařování tak silné, že stabilní orbity promění ve spirály vedoucí v historicky krátké době ke srážce.
Re: Re: Re: Re: Re:
F M,2024-07-25 11:04:26
Proto preventivně ta spousta omluv předem, přidám i omluvu po. Hlavně za tu ztrátu kinetické energie gravitačními vlnami, přemýšlel/chtěl jsem ji tam připsat alespoň jako zmínku, ale v tom tahu za zjednodušením jsem při zanedbávání zanedbal i nezanedbatelné. Neměl jsem po tom "vtipu" na začátku reagovat, nebo pořádně pro všechny.
Zkrátka jsem, byť v dobrém úmyslu, napsal blbost.
Re:
Pavel Kaňkovský,2024-07-25 09:58:57
Horizont událostí nebrání vyzařování gravitačních vln prostě z toho důvodu, že jejich zdrojem je zakřivení prostoročasu kolem černé díry (nebo přesněji změny toho zakřivení, které nezachovávají určité symetrie).
Skutečný horizont událostí vlastně žádný vnější pozorovatel nevidí, protože z jeho pohledu je celá černá díra od horizontu až po singularitu v budoucnosti. Zvenčí je vidět vlastně jen okamžik těsně před gravitačním zhroucením (nebo před pohlcením další hmoty, nebo před splynutím dvou černých děr...), ale s tak extrémním rudým posuvem, že není vidět skoro nic. V tomto smyslu je potřeba jakékoli výroky v přítomném čase týkající se černých děr s určitou rezervou.
S těmi změnami tvaru od dvou koulí, přes přesýpací hodiny po jednu kouli je to asi zhruba správně, ale zbytek jsou hlouposti.
Horizont událostí není bariérou pro gravitaci a el. náboj, jelikož na okolí gravitačně a elektromagneticky působí hmota, která je z pohledu toho okolí pořád nad horizontem.
A úvaha začínající "[a]k by boli čierne diery singularitami" je úplně irelevantní, protože černá díra není v současnosti žádného vnějšího pozorovatele singularitou (ti, co do díry padají, jí mají ve své budoucnosti).
Ežo Vlkolinský,2024-07-22 10:38:26
Nedalo by sa z gravitačných vĺn dvoch čiernych dier skúmať či existuje singularita pod horizontom udalostí?
Re:
Vojtěch Kocián,2024-07-22 13:12:28
Z principu věci nedalo, přes horizont se nedostane žádná informace a tedy ani gravitační vlny. Proces srážky černých děr nevypadá tak, že by se přiblížily dvě koule, v jednom bodě se dotkly a pak se z nich nějak vytvořila větší koule. Když se dvě ČD přibližují, gravitačně se ovlivňují a jejich horizonty událostí před srážkou nejsou povrchem koule ani pro nerotující díry. V extrémně zjednodušeném případě lineární srážky dvou přesně stejně těžkých nerotujících ČD by to těsně před srážkou vypadalo, jako dvě polokoule se singularitami uprostřed jejich plochých částí. Ty singularity by splynuly v přesně stejný okamžik, kdy by splynuly horizonty událostí. Laicky řečeno: Polokoule by na sebe dosedly. Je to sice teorie, ale zkoumání gravitačních vln zatím nepřineslo nic, co by tomu odporovalo.
Re: Re:
Pavel Kaňkovský,2024-07-24 21:28:21
Nevím, kde jste to vzal s těmi polokoulemi, ale je to naprostá blbost. Jsou-li blízko sebe dva hmotné objekty, tak je kolem nich, obrazně řečeno, hlubší gravitační jáma než kolem každého samostatně. A když je nejméně jeden z těch objektů černá díra, tak se tím její horizont protáhe směrem k druhému objektu.
Re:
F M,2024-07-24 01:39:10
Problém je v citlivosti, i kdyby to teoreticky bylo možné nyní jsme rádi že se v tom šumu vůbec něco najde. Je to omezené jak vlnovou délkou/frekvencí tak i silou signálu. V současnosti jsme spíše ve stavu, kdy se začíná tvořit nějaká statistika se kterou se v rámci těch chyb (fyzika vždy jsou rozptyly a zde velké) bude moci dále pracovat a hledají se extrémy (mimo předpověď/modely), které jsou extrémní i s tou chybou. Největší objev bylo vlastní zachycení těch vln.
Obecně čím menší verze/děj tím kratší vlnová délka (Ligo má tuším nejvyšší citlivost 100hz což při c není zrovna málo). Zde je k tomu však ještě dilatace času a nevím zda pro pozorovatele vně se uvnitř (pod horizontem) může vůbec něco udávat, podle toho základního (SŠ+) pochopení ne, mělo by se to "limitně zastavit". Ty animace se tuším dělají "v čase té ČD", tedy ty co jsem viděl.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
