W poszukiwaniu źródeł fal grawitacyjnych

 

Kiedy 11 lutego 2016 r. o godz. 17 Na konferencji prasowej zorganizowanej w siedzibie National Science Foumdation [USA, Arlington] ogłoszono, iż po raz pierwszy zarejestrowano fale grawitacyjne,to jednocześnie poinformowano, że źródłem tego impulsu falowego jest zderzenie się dwóch masywnych czarnych dziur i połączenie się ich w jedną, o wspólnym, zdeformowanym horyzoncie zdarzeń.

Ta właśnie informacja wywołała zdziwienie i zaskoczenie, czego dowodem było powtarzane w kręgach specjalistów pytanie: A skąd wiadomo , że zarejestrowane promieniowanie grawitacyjnego pochodzi z takiego właśnie źródła?Czy to konkretne źróódło było wcześniej badane i znana była jego charakterystyka ?Czy wcześniej zarejestrowano [ drogą pośrednią] zbliżanie się do siebie dwóch czarnych dziur w tej okolicy?

W krótkim czasie kierownictwo zespołu LIGO opublikowało wyjaśnienie. że od września 2015[dzień rejestracji fali] do lutego 2016 poszukiwano odpowiedniego modelu cyfrowego[symulacji] obiektów i zjawisk ,który to model byłby adekwatnydo cech impulsu falowego i znaleziono :

model zderzających się masywnych czarnych dziur.

Przewidywałem , że wyjaśnienie odkrywców fal grawitacyjnych, mechanizmu ich powstawania,wywoła reakcję światowych grup badawczych pracujących w dziedzinie astrofizyki czarnych dziur, oraz innych osobliwych lub wręcz patologicznych obiektów gwiezdnych. I tak się stało.

Nie musieliśmy długo czekać, bo tylko do 27 kwietnia br., kiedy to trzyosobowa grupa astrofizyków : Portugalczyk- Vitor Cardoso i dwóch Włochów - Edgardo Franzin, oraz Paolo Pani, przedstawiła konkurencyjne modele symulacyjne hipotetycznego źródła wykrytych [przez zaspoły LIGO] fal grawitacyjnych w tej oto pracy [1].

Vitor Cardoso’s photo by A.S./DyBHo.

Vitoro Cardoso, to młody zastępca profesora[adiunkt] na uniwersytecie w Lizbonie,specjalizuje się w alternatywnych teoriach grawitacji, modelowaaniu źródeł fal grawitacyjnych, oraz kwantowej teeorii czarnych dziur..Jest autorem kilkunastu rozpraw budzących duże zainteresowanie w kręgach specjalistów światowych z zakresu alternatywnych teorii grawitacji[zobacz: 2].

Paolo Pani ,ur.w Cagliari [1984].ukończył tamże uniwersytet. jest asystentem profesora[adiunktem] na Sapienza University of Rome oraz Research Scientist [pracownik naukowy]w CENTRA - Instituto Superior Tecnico , Lisbon (PT). Specjalizuje się w kosmologii kwantowej,teorii fal grawitacyjnych i fizyce czarnych dziur.

Okazuje się ,że do uzyskanych przez zespoły LIGO charakterystyk impulsu falowego, świetnie pasują modele opracowane przez tą grupę "portugalsko-włoską już w 2013 roku i zasadzające się na hipotezach istnienia obiektów bez horyzontów zdarzeń :

mostu Rosena-Einsteina, grawastaru i firewallu.

 Foto:  www.gravity.phy.syr.edu

 

Z badań symulacyjnych zderzenia dwóch czarnych dziur wynnika [zob. mój wpis :http://autodafe.salon24.pl696114,zobaczymy-big-bang],że zderzenie związane jest z emisją fal grawitacyjnych o trzech fazach:

- Inspiral : zbliżanie się czarnych dziur do siebie i okrążanie wzajemne -powolny wzrost częstotliwości i amplitudy emitowanych fal

- Merger: zmniejszenie prmomieni orbit i łączenie się aż do styczności i powstania binarnej czarnej dziury - gwałtowny wzrost amplitudy, oraz częstotliwości emitowanych fal grawitacyjnych

-Ringdown: pojawia się masywna czarna dziura z horyzntem zdarzeń-gwałtowny zanik fal grawitacyjnych.

Foto : www.skyandtelescope.com

Alternatywnymwyjaśnieniem odkrycia zespołów LIGO , jest hipoteza osobliwej gwiazdy zwanej grawastarem [Gravitational Vacuum Star] wprowadzona przez prof.Pawła Mazura w 1984 ,pracującego obecnie na Uniwersytecie Południowej Karoliny,USA[absolwenta UJ w Krakowie i doktora tego uniwersytetu]

Jest to hiper- gęsta kulista forma materii ,wydrążona wewnątrz przez ciemną energię znajdującą się w centrum tej kuli , wywołującą odwrotną grawitację.Grawastars różnią się jednak od czarnych dziur z dwóch powodów:

-nie mają horyzontu zdarzeń

- mają zaś świetlisty pierścień fotonów uwięzionych wokół grawastaru w stałej odległości od centralnego rdzenia ciemnej energii.

Symulacje komputerowe modelu grawastar [przeprowadzone przez zespół pod kierunkiem V.Cardoso- P.Pani]pokazują ,że pierścień świetlny generuje drgania krzywizny czasoprzestrzeni , czyli grawastar też emituje fale grawitacyjne ,ale faza ringdown różni się od takiej samej fazy dla modelu binarnej czarnej dziury.

Powstaje pytanie : kto przedstawia prawdziwy mechanizm zarejestrowanego impulsu fali grawitacyjnej?

Trzebaznów poczekać na przypadkową rejestrację fal grawitacyjnych, by tylko były większej mocy ,od tych zarejestrowanych po raz pierwszy,bo wtedy - zdaniem V.Cardoso- będzie mierzalna różnica w fazach ringdown i stwierdzimy ,że fale grawitacyjne, to rzeczywiście bogate okno na tajemnice wszechświata.

　

Literatura

[1]V.Cardoso,E.Franzin,P.Pani, Is the Gravitational-Wave Ringdown a Probe of the Event Horizon?, Phys. Rev. Lett. 116, 171101, 27.04. 2016

[2] V.Cardoso, Black hole bombs and explosions: from astrophysics to particle physics,arXiv:1307.0038[gr-qc]