Simulatsioonid ennustavad gravitatsioonilainete allikaid

Kadri Tinn | 16.12.2010

Liituvad kompaktsed kaksiktähed, mis koosnevad kahest neutrontähest, mustast august või nende kahe kombinatsioonist, on uue uurimistöö järgi kõige tõenäolisemad gravitatsioonilainete allikad.

Gravitatsioonilainete olemasolu ennustab Einsteini üldrelatiivsusteooria. Selle järgi on tegemist aegruumi fluktuatsioonidega, mida põhjustavad massiivsete objektide liikumised. Praeguseks pole neid veel leida suudetud, kuna gravitatsioonilained on väga nõrgad ning hajuvad ruttu, kuid on võimalik, et Laser Interferomeetria Gravitatsioonilaine Observatooriumi (LIGO) planeeritav uuendus annab astronoomidele võimaluse laineid märgata, kui nad teavad, kust otsida.

California Ülikoolis Santa Cruzis (UCSC) õppivate Luke Zoltan Kelley ja Enrico Ramirez-Ruizi koostöös tehtud uutest simulatsioonidest nähtub, et gravitatsioonilained võivad välja ilmuda üpris ettearvamatutes kohtades.

Kompaktsed kaksiktähed võivad anda vihje gravitatsioonilainete leidmiseks. Tähtede paar võib liikuda spiraalis teineteise poole, kuni nad kokku põrkavad, tekitades sellega suure plahvatuse, mis peaks gravitatsioonilaineid tekitama. Lisaks üksteise ümber tiirlemisele kihutavad nad aga ka meeletutel kiirustel läbi kosmose, mis tähendab, et nende kokkupõrge võib aset leida kaugel sellest galaktikast, millest nad pärit on.

“Meie ennustused näitavad, gravitatsioonilainete otsimisel tuleks lisaks galaktikate kataloogide kasutamisele, arvesse võtta ka võimalus, et tähed võivad liituda eemal vaadeldud galaktikatest,” ütleb Ramirez-Ruiz. Teadlased loodavad, et gravitatsioonilainete observatooriumi vaatluseid on võimalik siduda tavaliste teleskoobivaatlustega samast põrkuvast süsteemist.

Kaksiktähed “lüüakse” oma kodugalaktikast välja supernoova plahvatuste asümmeetriate poolt. Juba ühe protsendiline asümmeetria võiks anda “tagasilöögi kiiruse” umbes tuhat kilomeetrit sekundis. See on aga praeguseks vaadeldud üksikute neutrontähtede ja pulsarite korral, kuid kaksiksüsteemide puhul pole kiirused veel täpselt teda, kuid need oleksid palju väiksemad, arvatavasti 200 km/s ümbruses.

UCSCs superarvutil töötanud simulatsioon kasutas standardseid kosmoloogilisi simulatsioone tumeainest ja Universumi struktuuri tekkest, et teada saada, kuidas erinevad “löögid” võivad mõjutada kokkupõrkavate kaksiksüsteemide jaotumist. Pärast programmi jooksutamist simuleeritud 13.8 miljardi aasta vältel, leidis Kelley väga Linnutee sarnaseid galaktikaid meie asukohaga võrreldavas piirkonnas ning näitas kompaktsete kaksiktähtede võimalikke asukohti. Tulemused näitasid, et väikesed erinevused löögi kiiruses, võivad tulemuseks anda suured kõikumised kompaktsete kaksiktähtede hajumisel.

See uurimistöö tähendab, et kompaktsed kaksiksüsteemid võivad asuda eemal galaktikatest ning seega võiks olla võimalik neid leida taevaülevaateid tegevate teleskoopidega. “Gravitatsioonilainete observatooriumite vaatlejad teaksid siis, kust ja millal oma andmetest gravitatsioonilainete signaale otsida,” ütles Ramirez-Ruiz.

Märksõnad: gravitatsioonilained