Tajemnicza osobliwość

9. Dwie najbliższe supernowe - oznaki fal grawitacyjnych?

W naszej satelickiej galaktyce - Wielkim Obłoku Magellana - w 1987 roku wybuchła supernowa oznaczona symbolem SN1987A. Oddalona o 50 kiloparse-ków, była najbliższą supernową w czasach współczesnych. Na szczęście działała już wtedy w Rzymie antena grawitacyjna Geograv. Jej aluminiowy pręt o wadze 2300 kg, utrzymywany w temperaturze pokojowej, został skonstruowany przez Edoardo Amaldiego, ucznia Enrico Fermiego. Antena wykryła silny sygnał jednocześnie z dotarciem neutrin do podziemnego obserwatorium neutrinowego pod masywem Mount Blanc. Neutrina powstają podczas wybuchów supernowych i powinny dotrzeć do Ziemi z falami grawitacyjnymi w tym samym czasie.

Było jednak coś dziwnego w tym sygnale. Był to krótki (milisekundowy) impuls fal grawitacyjnych, a więc masa wybuchającej gwiazdy musiała być fantastycznie duża, większa od 100 mas słonecznych. Stare fotografie Wielkiego Obłoku Magellana wykazały, że w miejscu eksplozji znajdowała się gwiazda o masie około 20 mas słonecznych. Ta rozbieżność spowodowała, że astronomowie z rezerwą podeszli do sygnału z anteny Geograv, traktując go jako zjawisko przypadkowe, nie wyjaśnione i nie związane z wybuchem supernowej.

Później, w 1993 roku, wybuchła supernowa w galaktyce M81 w odległości 3 megaparseków, druga najbliższa supernowa po SN1987A. W tamtym czasie działały już dwa detektory prętowe, Allegro i Explorer, w temperaturze kilku K. Dane sugerowały że odebrano sygnał z SN1993J. Lecz jego natężenie, przeliczone dla krótkiego impulsu, znów wymagało eksplozji bardzo masywnej gwiazdy, o masie około 1000 mas słonecznych. Czy te zdarzenia są zbieżne z wybuchami dwóch najbliższych supernowych w ostatnich dwudziestu latach, czy też mówią nam coś o fizyce grawitacji?

Pozwólmy sobie na niekonwencjonalne spojrzenie na wybuchy supernowych. Być może impuls promieniowania grawitacyjnego z zapadającej się masywnej gwiazdy składa się z długiego oscylującego sygnału trwającego około 1 sekundy zamiast milisekund, czyli porównywalnego z czasem sygnału neutrin. Sygnały zarejestrowane przez Geograv, Allegro i Explorer byłyby więc naprawdę detekcją fal grawitacyjnych z supernowych SN1987A i SN1993J. Wybuchająca gwiazda o masie 20 mas słonecznych straciłaby 10% swojej masy na skutek promieniowania grawitacyjnego, co wystarczyłoby do wyjaśnienia obserwowanych sygnałów*. Przyszłe detektory umożliwią poznanie właściwości impulsu grawitacyjnego, ostatniego tchnienia umierającej gwiazdy.



______________

Pasmo częstotliwości długiego sygnału oscylującego (t =1 s) jest około 1000 razy mniejsze niż dla krótkiego sygnału (t =0,001 s). To zmniejsza masę 1000 M dla krótkiego sygnału do około 1 M dla długiego sygnału.