Strona głównaPytania → Fale grawitacyjne a sygnał elektromagnetyczny

Fale grawitacyjne a sygnał elektromagnetyczny

Pytanie

Pyta Joanna

Zarejestrowane przez detektory LIGO fale grawitacyjne wygenerowane były przez zlewające się dwie czarne dziury. Wiadomo, że było to najbardziej energetyczne wtenczas zjawisko. Czy zatem zjawiska będące następstwem emisji fal elektromagnetycznych już do nas dotarły? Dotrą?

Odpowiedź

Odpowiada Tomasz Bulik

Kiedy mówimy, że zlewanie się czarnych dziur było najbardziej energetycznym zjawiskiem we Wszechświecie, mamy na myśli to, że w chwili zlewania się czarnych dziur moc promieniowania była największa, jaką udało się zarejestrować z jakiegokolwiek źródła we Wszechświecie.  Moc wypromieniowana w momencie zlania się dwóch czarnych dziur w pierwszym przybliżeniu jest niezależna od ich masy. Bierze się to stąd, że ilość energii wypromieniowanej jest proporcjonalna do masy czarnych dziur, a skala czasowa wypromieniowania tej energii jest również proporcjonalna do ich masy. Mówimy tu o energii wypromieniowanej w falach grawitacyjnych. Czy część tej energii mogła być zamieniona na fale elektromagnetyczne? Aby to miało miejsce musimy mieć znaczną ilość masy wokół zlewających się czarnych dziur. Jednakże wokół takich czarnych dziur bardzo trudno utrzymać znaczne ilości materii.  Tak wiec sądzimy, że jeżeli w ogóle, to bardzo mała ilość tej wypromieniowanej energii została zamieniona na promieniowanie elektromagnetyczne.

Jeżeli jednak tak by się stało, to kiedy oczekujemy przyjścia sygnału elektromagnetycznego? Zgodnie z Ogólną Teorią Względności  fale grawitacyjne rozchodzą się z tą samą prędkością co fale elektromagnetyczne, czyli z prędkością światła. Tak więc oczekujemy, że ten sygnał powinien pojawić się razem z sygnałem fal grawitacyjnych, albo z nieznacznym opóźnieniem związanym z czasem potrzebnym na zamianę energii fal grawitacyjnych na elektromagnetyczne. Takiego sygnału w LIGO nie zaobserwowano, aczkolwiek w przypadku pierwszego sygnału jest doniesienie o potencjalnym sygnale w koincydencji czasowej zaobserwowanym jako bardzo slaby rozbłysk gamma przez satelitę Fermi. Należy zauważyć, ze dla przyszłych detekcji fal grawitacyjnych z koalescencji układów podwójnych gwiazd neutronowych oczekujemy silnego sygnału w zakresie elektromagnetycznym. Opóźnienie pomiędzy sygnałem grawitacyjnym i elektromagnetycznym pozwoli zmierzyć prędkość rozchodzenia się fal grawitacyjnych, a zatem po raz kolejny sprawdzić przewidywania Ogólnej Teorii Względności.