Laserinterferomeetri gravitatsioonilainete vaatluskeskuses (LIGO) töötavad teadlased tegid 2016. aasta veebruaris ajalugu, kui nad teatasid esmakordselt gravitatsioonilainete tuvastamisest. Sellest ajast peale on gravitatsioonilainete uurimine märkimisväärselt edasi arenenud ja avanud uusi võimalusi Universumi ja seda reguleerivate seaduste uurimiseks.
Näiteks näitas hiljuti Frankurt am Maini ülikooli meeskond, kuidas gravitatsiooniliste lainete abil saaks kindlaks teha, kuidas massiivsed neutronitähed saavad, enne kui mustadesse aukudesse varisevad. See on jäänud saladuseks, kuna neutronitähed avastati esmakordselt 1960. aastatel. Ja nüüdseks kehtestatud ülemise massipiiriga saavad teadlased paremini mõista, kuidas mateeria ekstreemsetes tingimustes käitub.
Nende tulemusi kirjeldav uuring ilmus hiljuti teadusajakirjas Astrofüüsika ajakirjade kirjad pealkirja all “Gravitatsioonilainete vaatluste ja kvaas universaalsete seoste kasutamine neutrontähtede maksimaalse massi piiramiseks”. Uuringut juhtisid Frankfurdi ülikooli teoreetilise astrofüüsika õppetooli juhataja ja Frankfurdi ülikooli teoreetilise füüsika instituudi direktor Luciano Rezzolla abiga tema õpilased Elias Most ja Lukas Wei.
Uuringu huvides kaalus meeskond hiljutisi tähelepanekuid gravitatsioonilaine sündmuse kohta, mida tuntakse kui GW170817. See sündmus, mis leidis aset 17. augustil 2017, oli kuues gravitatsioonilaine, mille avastasid Laserinterferomeetri gravitatsiooniliste lainete vaatluskeskus (LIGO) ja neitside vaatluskeskus. Erinevalt varasematest sündmustest oli see ainulaadne selle poolest, et see näis olevat põhjustatud kahe neutronitähe kokkupõrkest ja plahvatusest.
Ja arvestades, et muud sündmused toimusid umbes miljardi valgusaasta kaugusel, toimus GW170817 Maast vaid 130 miljoni valgusaasta kaugusel, mis võimaldas kiiret avastamist ja uurimist. Lisaks näis mitu kuud pärast sündmust läbi viidud modelleerimise põhjal (ja kasutades Chandra röntgenikiirguse vaatluskeskuse saadud andmeid), et kokkupõrge jättis musta auku jäänusena.
Meeskond kasutas oma uuringus ka universaalsete suhete lähenemisviisi, mille töötasid mõned aastad tagasi välja Frankfurdi ülikooli teadlased. See lähenemisviis eeldab, et kõigil neutronitähtedel on sarnased omadused, mida saab väljendada mõõtmeteta suurustena. Kombineerituna GW andmetega järeldasid nad, et mitte-pöörlevate neutrontähtede täismass ei tohi ületada 2,16 päikese massi.
Nagu professor Rezzolla selgitas Frankfurdi ülikooli pressiteates:
„Teoreetilise uurimistöö ilu seisneb selles, et see võib teha ennustusi. Teooria vajab aga mõne oma ebakindluse kitsendamiseks hädasti eksperimente. Seetõttu on üsna tähelepanuväärne, et miljonite valgusaastate kaugusel toimunud binaarse neutrontähe ühinemise vaatlus koos meie teoreetilise töö käigus avastatud universaalsete suhetega on võimaldanud lahendada mõistatuse, mis on varem näinud nii palju spekulatsioone. "
See uuring on hea näide sellest, kuidas teoreetilised ja eksperimentaalsed uuringud võivad paremate mudelite ja reklaamide ennustuste saamiseks kokku langeda. Mõni päev pärast oma uuringu avaldamist kinnitasid USA ja Jaapani uurimisrühmad järeldusi sõltumatult. Sama märkimisväärselt kinnitasid need uurimisrühmad uuringutulemusi, kasutades erinevaid lähenemisviise ja tehnikaid.
Tulevikus on gravitatsioonilise laine astronoomias oodata veel palju sündmusi. Ja nende käsutuses olevate täiustatud meetodite ja täpsemate mudelite abil õpivad astronoomid tõenäoliselt veelgi rohkem meie universumis töötavate salapäraste ja võimsate jõudude kohta.
