GW151226 je výbuch gravitační vlny detekovaný observatoří gravitačních vln LIGO 25. prosince 2015 místního času (v UTC k události došlo 26. prosince 2015). 15. června 2016 observatoře LIGO a Virgo oznámily, že signál ověřily. Bylo také oznámeno, že se jedná o druhý detekovaný signál gravitační vlny na světě po GW150914 .
Analýza ukázala, že gravitační vlna se objevila jako výsledek sloučení dvou černých děr o celkové hmotnosti 22 hmotností Slunce ( M ⊙ ) ve vzdálenosti asi 1,4 miliardy světelných let od Země. Sloučení proběhlo během jedné sekundy a během této doby měla energie unášená gravitačními vlnami přibližně jednu hmotnost Slunce .
Výbuch GW151226 poskytl první pozorovací data o rotaci černých děr. Událost umožnila přísněji otestovat teorii relativity a poprvé poskytla informace pro odhad rozložení černých děr na základě přímého pozorování .
Signál byl detekován LIGO v 03:38:53 UTC, když detektor Hanford vystřelil 1,1 milisekundy po detektoru Livingston ( protože osa mezi nimi nebyla rovnoběžná s čelem vlny ) [1] . Výbuch gravitační vlny, předběžně označený jako G211117, trval téměř sekundu a byl identifikován automatickým sledovacím systémem během minuty. Následně byla provedena offline analýza události a zhruba po dvou dnech účastníci spolupráce věděli, že skutečně zachytili výbuch druhé gravitační vlny. Bylo jí přiděleno trvalé označení GW151226 [2] (GW je zkratka pro anglické gravitational wave , „gravitational wave“, číslo určuje datum registrace události, [20] 15. 12. 26).
Aby izolovali signál od šumu, provedla spolupráce LIGO a Virgo analýzu pomocí dvou různých metod. Hodnocení spolehlivosti ukázalo, že falešně pozitivní, náhodné šumové signály této intenzity by se měly vyskytovat méně než jednou za 160 tisíc let, a proto pravděpodobnost detekce takového signálu v 45denní datové řadě je menší než 10 −7 . Podle použitých metod statistická významnost události přesahuje 5 σ nebo 4,5 σ (podle první a druhé metody) [2] , což odpovídá „prahu objevu“ obecně akceptovanému ve fyzice.
Jelikož se událost odehrála v noci 26. prosince, pracovníci hvězdárny ji nazvali „vánočním dárkem“ [3] [2] .
15. června 2016 observatoře LIGO a Virgo oznámily, že signál ověřily. Bylo také oznámeno, že se jedná o druhý detekovaný signál gravitační vlny na světě po GW150914 [1] [4] .
Analýza odhalila, že zdrojem signálu je sloučení dvou černých děr o hmotnosti 14,2+8,3
−3,7a 7.5+2,3
−2,3 M ⊙ , na dálku 440+180
−190 megaparsek ze země. Výsledkem sloučení byla černá díra o hmotnosti 20,8+6,1
-1,7 M ⊙ a hmotnost rovna1+0,1
−0,2 M ⊙ , přeměněno na gravitační záření [1] [5] . Přibližně 4,6 % původní hmotnosti dvou černých děr tedy přešlo do záření.
Vzhledem k tomu, že k odhadu vzdálenosti byla použita dvojice detektorů, byla tato odhadována pouze na základě amplitudy přijímaného signálu, bez uvažování orientace roviny oběžné dráhy vzhledem ke směru za Zemí. Z tohoto důvodu není vzdálenost měřena příliš přesně, s chybou téměř 50 %. Vypočítaná vzdálenost 440 megaparseků odpovídá 1,4 miliardám světelných let, což odpovídá rudému posuvu 0,09+0,03
−0,04[2] [6] .
Pro odhad směru ke zdroji signálu byl použit pouze rozdíl v čase příchodu signálu ke dvěma detektorům (bez zohlednění jejich relativní odezvy) a z tohoto důvodu se směr odhaduje velmi špatně - potenciální oblasti jsou „oblouky v polovině oblohy“ [2] [6] . Z geometrických úvah je zřejmé, že pro přesné určení směru ke zdroji je nutné porovnat dobu registrace události třemi detektory. V době registrace GW151226 třetí detektor (Panna) ještě nefungoval.
S ohledem na tuto událost byli vědci ze spolupráce LIGO a Virgo schopni spolehlivě určit, že alespoň jedna z černých děr před sloučením měla moment hybnosti.více než 20 % maximální dovolené, založené na obecné teorii relativity [1] [7] . Černá díra vzniklá po sloučení rotovala s momentem hybnosti 0,74+0,06
−0,06od maximálního možného momentu hybnosti otáčení [1] . Černé díry byly menší než ty, jejichž sloučení způsobilo první detekovaný výbuch gravitační vlny GW150914 , a z tohoto důvodu měla událost menší energii a probíhala pomaleji - asi 1 sekundu (trvání GW150914 bylo 0,2 sekundy). Detektory v tomto případě tedy byly schopny vidět více závitů černých děr kolem sebe v poslední fázi slučování - 55 period oscilací (27 otáček) za jednu sekundu s frekvencí, která se zvýšila z 35 na 450 Hz . Pro srovnání, první událost detekce gravitačních vln měla 10 oběhů za 0,2 sekundy [1] [8] [2] .
Událost GW151226 hovoří ve prospěch faktu, že ve Vesmíru je více binárních černých děr, se kterými dochází ke slučování častěji, než se dosud předpokládalo [9] [10] .
Naměřený výbuch gravitační vlny plně odpovídá předpovědím obecné teorie relativity pro silná gravitační pole. Tato teorie, až do prvních dvou událostí detekovaných LIGO, nebyla podrobena přímému experimentálnímu ověření v silných polích (ačkoliv byla ověřena s vysokou přesností na slabých polích). Obecná teorie relativity prošla během druhé události přísnějším testem [5] [11] . Delší trvání GW151226 umožnilo lépe omezit některé hodnoty postnewtonského formalismu [2] .
Registrace sloučení poprvé poskytla pozorovací údaje o rotaci černých děr [2] .
Data získaná z GW151226 poskytla informace o dvou primordiálních černých dírách ze známých šesti (tři sloučení), které poskytly data pro odhad rozložení hmotnosti černých děr pro teorie párování černých děr s hvězdnou hmotností. Také skutečnost události GW151226 umožnila na základě pozorovacích dat odhadnout četnost slučování (ve Vesmíru) černých děr srovnatelných hmotností (předtím existovaly pouze vypočítané teoretické odhady) [2] .
Poprvé byla získána data o sloučení objektů v tomto rozsahu hvězdných hmotností. Lze je například použít ke studiu dvojitých rentgenových hvězd [10] .
| Gravitační vlnová astronomie : detektory a dalekohledy | ||
|---|---|---|
| Podzemní interferometrické (funkční) |
| |
| Pozemní interferometrické (funkční) | ||
| Uzemněte ostatní (fungující) | ||
| Pozemní (plánované) | ||
| Prostor (plánováno) | LISA | |
| historický |
| |
| Analýza dat | einstein@home | |
| Signály ( seznam ) | ||