logo_oauw
logo_uw

Trzeci katalog źródeł fal grawitacyjnych

2021-11-09 08:53

GWTC-3 to trzeci Gravitational-Wave Transient Catalog, czyli trzeci katalog przejściowych źródeł fal grawitacyjnych, opracowany na podstawie danych zebranych przez sieć detektorów LIGO, Virgo i KAGRA. GWTC-3 dodaje do poprzednich katalogów informacje o obserwacjach fal grawitacyjnych dokonanych w drugiej części kampanii obserwacyjnej O3 (nazwanej O3b), która trwała od listopada 2019 do marca 2020. Katalog GWTC-3 zawiera największą liczbę zebranych do tej pory obserwacji fal grawitacyjnych.

Masy obiektów zwartych. Koła oznaczają poszczególne obiekty zwarte, skala pionowa to ich masa wyrażona w masach Słońca. Niebieskie koła to czarne dziury, zaś pomarańczowe oznaczają gwiazdy neutronowe. Niebiesko-pomarańczowe koła to obiekty, których klasyfikacja jest niejednoznaczna. Każde zdarzenie obejmuje trzy obiekty: dwa łączące się i jeden obiekt końcowy. Strzałki wskazują obiekty łączące się i obiekt końcowy.
Infografika: LIGO Virgo Collaboration/ Frank Elavsky, Aaron Geller/ Northwestern.

Badając własności 35 detekcji z GWTC-3, 32 z nich to najprawdopodobniej połączenia czarnych dziur, zaś trzy to potencjalne połączenia czarna dziura-gwiazda neutronowa. Przyjmujemy, że obiekty o masie poniżej 3 M to prawdopodobnie gwiazdy neutronowe. W katalogu O3b nie ma podwójnych gwiazd neutronowych.

Najciekawsze wyniki dotyczące połączeń czarnych dziur to:

  • GW200220_061928 to najpewniej układ podwójny czarnych dziur o największej masie w O3b (ale mniejszej niż GW190521 i GW190426_190642 w O3a). Suma mas dwóch czarnych dziur to 148 M (87 M i 61 M dla poszczególnych czarnych dziur). Masa końcowa nowej czarnej dziury to  141 M, a zatem powyżej wartości 100 M potrzebnej do zakwalifikowania jej jako  czarna dziura o masie pośredniej.
  • GW191204_171526 to układ podwójny czarnych dziur, dla którego jesteśmy pewni, że jego efektywny spin jest dodatni. Efektywny spin to parametr, który można łatwo zmierzyć w sygnale fal grawitacyjnych. Wartość dodatnia parametru oznacza, że co najmniej jedna czarna dziura rotuje i to w kierunku zgodnym z ruchem orbitalnym. Ta informacja jest bardzo ważna do badania pochodzenia układu. Pierwszym układem o dodatnim spinie był GW151226. W przypadku GW191204_171526, masy czarnych dziur to 12 M i 8 M, zaś końcowa masa powstającej czarnej dziury to 19 M.
  • GW191129_134029 ma najniższą masę całkowitą spośród wszystkich układów czarnych dziur w O3b, czyli około 17.5 M (10.7 M i 6.7 M dla poszczególnych czarnych dziur). Masa powstałej czarnej dziury to 16.8 M.
  • GW191109_010717 to podwójna czarna dziura o potencjalnie ujemnym efektywnym spinie. Oznacza to, że spin czarnych dziur miał kierunek przeciwny do kierunku orbitalnego momentu pędu, a zatem czarne dziury obracały się przeciwnie do ruchu orbitalnego. Prawdopodobieństwo tego, że spin jest ujemny to 90%.

Połączenia gwiazda neutronowa-czarna dziura
Trzy potencjalne połączenia gwiazdy neutronowej z czarną dziurą to:

  • GW191219_163120 jest połączeniem gwiazdy neutronowej z czarną dziurą, o bardzo dużym stosunku mas. Masa czarnej dziury to 31 M zaś masa gwiazdy neutronowej to 1.2 M. Gwiazda neutronowa w tym układzie jest jedną z najmniej masywnych zaobserwowanych dotychczas.
  • GW200115_042309 to połączenie gwiazdy neutronowej z czarną dziurą opisane szczegółowo w osobnej publikacji.
  • Masa czarnej dziury to około 6 M, zaś gwiazdy neutronowe to 1.4 M.
  • GW200210_092254 to prawdopodobne połączenie gwiazdy neutronowej i czarnej dziury. Bardziej masywny składnik to z pewnością czarna dziura o masie około 24 M. Masa mniejszego składnika to 2.8 M, co oznacza albo masywną gwiazdę neutronową albo lekką czarną dziurę. Ta detekcja jest bardzo podobna do GW190814 z katalogu O3a. Z tego co wiemy o gwiazdach neutronowych sądzimy, że GW200210_092254 to połączenie dwóch czarnych dziur, ale to nie jest pewne.

W pracach konsorcjum VIRGO uczestniczą naukowcy z Obserwatorium Astronomicznego UW: prof. Dorota Rosińska, prof. Tomasz  Bulik, dr Bartosz Idźkowski, mgr Neha  Singh, mgr Małgorzata Curyło i mgr Paweł Szewczyk.

Seminaria wtorkowe

Tomasz Zajkowski (NASA Ames Research Center, USRA, BMSIS)
Theories of the origin of life and the applications of synthetic biology in space. (REMOTE ONLY!)
25.01.2022

Paulo Miles Paez (ESO, Munich, Germany)
Atmospheric characterization of ultra-cool dwarfs
01.03.2022

Henryka Netzel (Konkoly Observatory, Hungary)
Asteroseismology of stars from the classical instability strip
08.03.2022

Niedawne publikacje

Netzel, H.; Pietrukowicz, P.; Soszyński, I. et al.
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , 510 , 1748
Published: 2022-02

Bachelet, E.; Zieliński, P.; Gromadzki, M. et al.
Astronomy and Astrophysics , 657 , A17
Published: 2022-01

Mróz, Przemek; Otarola, Angel; Prince, Thomas A. et al.
The Astrophysical Journal , 924 , L30
Published: 2022-01

Jakość kształcenia

logo PKA
Polskia Komisja Akredytacyjna nadała Astronomii na UW certyfikat Doskonały Kierunek

logo-rks
Uniwersytet Warszawski w 2021 roku zajął pierwsze miejsce w rankingu kierunku studiów astronomia przygotowanym przez miesięcznik Perspektywy
Skip to content