Az Egyesült Államokban található, és a Caltech, valamint az MIT által működtetett LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) a legnagyobb gravitációshullám-detektor a világon, amelynek kettős interferométerei egymástól 3000 kilométerre mérik a jeleket, amelyek az univerzum legerőteljesebb, legintenzívebb eseményeiről adnak hírt. A gravitációs hullámok a téridő fodrozódásai, vagy torzulásai, amelyek akkor keletkeznek, mikor egy fizikai objektum gyorsul, tehát valójában nagyon sok minden tud gravitációs hullámokat útnak indítani, de ahhoz, hogy ezek érzékelhetővé váljanak a detektorok számára, nagyon nagy energiájú kozmikus eseménynek kell bekövetkeznie, például két fekete lyuk vagy két neutroncsillag összeolvadásának. Az ilyenkor keletkező hullámok fénysebességgel száguldanak át az űrön, és mindenen áthaladnak, de idővel (illetve távolsággal) veszítenek erejükből.

Az első gravitációshullám-észlelésre 2015-ben került sor: ekkor a LIGO két fekete lyuk összeolvadásának nyomait detektálta, amelyekből egy 62 naptömegű fekete lyuk jött létre.

Az elmúlt években megszaporodtak az észlelések, és immár a LIGO, az olaszországi Virgo, a japán KAGRA összességében több száz felfedezéssel járult hozzá a kutatásokhoz. A legnagyobb feketelyuk-összeolvadásból származó jeleket 2021-ben rögzítették, amikor egy 140 naptömegű fekete lyuk keletkezett.

Ezt a rekordot döntötte most meg az LVK Együttműködés (a LIGO, a Virgo és a KAGRA kollaborációja), ami egy 225 naptömegű fekete lyuk létrejöttéhez vezető feketelyuk-összeolvadást detektált.

A GW231123 jelölésű eseményre még 2023-ban került sor az LVK hálózat negyedik megfigyelési ciklusa során, de a felfedezés igazi kihívás elé állította a kutatókat, akik szerint egy ilyen tömegű feketelyuk-páros a csillagfejlődés standard modelljei szerint nem is létezhetne. A két fekete lyuk egyenként 100, illetve 140 naptömegű volt, amelyeknél léteznek nagyobbak ugyan (akár több milliárd naptömegűek is), de ezek a mostani összeolvadásban résztvevő fekete lyukaktól eltérőek (a szupermasszív fekete lyukak általában a galaxisok közepén helyezkednek el). “Az ilyen masszív fekete lyukak nem megengedettek a csillagfejlődés standard modelljei szerint.” - mondta el Mark Hannam, az LVK Együttműködés tagja - “Az egyik lehetőség, hogy a bináris rendszer két fekete lyuka kisebb fekete lyukak korábbi összeolvadása során keletkezett.”

Az LVK Együttműködésben 2007 óta vesznek részt magyar kutatók az Eötvös Loránd Tudományegyetem Fizikai és Csillagászati Intézetéből, így a felfedezésnek magyar vonatkozása is van. A mostani felfedezésről Frei Zsolt, az ELTE fizikusa elmondta, a különleges esemény értelmezése a szokatlan paraméterek miatt komplex feladatot jelent majd.

“Kihívást jelent, hogy megfejtsük, hogyan tudott kisebb fekete lyukak összeolvadásából, ennyi idő alatt, ilyen közepes tömegű fekete lyuk keletkezni, amely ráadásul ennyire nagy sebességgel pörög is.”

- magyarázta a fizikus. A fekete lyuk, amit az összeolvadás hozott létre, ugyanis nem csak óriási, hanem nagyon gyorsan forog az adatok szerint, akárcsak a GW231123 eseményben részt vevő fekete lyukak - forgásuk megközelíti a határát annak a sebességnek, amit Einstein általános relativitáselmélete még megenged. “Évekbe telik majd a közösségnek, hogy teljes mértékben megfejtsék a jelek komplikált mintázatát és a jelentőségüket.” - véli Gregorio Carullo, a Birminghami Egyetem fizikusa.

Az ELTE beszámolója szerint az LVK Együttműködés negyedik megfigyelési időszaka 2023 májusában kezdődött, és az első fél év további megfigyeléseit (2024 januárjáig) a nyár folyamán teszik közzé. Frei Zsolt elmondása szerint a negyedik megfigyelési időszak, ami az eddigi leghosszabb és legérzékenyebb is egyben, nyáron ért volna véget, de a programot november végig meghosszabbították a Vera C. Rubin Obszervatórium miatt. A világ legnagyobb csillagászati kamerájával felszerelt Vera C. Rubin Obszervatórium Legacy Survey of Space and Time (LSST) programjának keretében tíz éven át készítenek majd színes, nagy felbontású, időbeli változásokat is követő felvételeket az univerzumról, a kollaboráció tagjai pedig úgy gondolták, hasznos lenne, ha a két obszervatórium együtt is működhetne, mielőtt a LIGO detektorait több évre leállítják fejlesztési céllal.

(Fotó: The SXS (Simulating eXtreme Spacetimes) Project, R. Hurt/Caltech-IPAC)