Amikor 2015 szeptemberében a LIGO detektorai először érzékelték két fekete lyuk összeolvadásának gravitációs hullámait, a csillagászat egy teljesen új korszakba lépett. Akkor még senki sem sejtette, hogy alig tíz év alatt több száz fekete lyukat és neutroncsillagot sikerül majd felfedezni pusztán a téridő rezgéseinek megfigyelésével.
A legfrissebb adatközlés szerint a LIGO, a Virgo és a KAGRA gravitációshullám-obszervatóriumok már közel négyszáz kozmikus ütközést azonosítottak. Ez több mint kétszerese annak, amennyit néhány évvel ezelőtt ismertünk. Az új eredmények olyan részletességgel rajzolják meg a csillagok „temetőjét”, amilyenre korábban még nem volt példa.
A csillagászok a nagy tömegű csillagok halála után visszamaradó objektumokat nevezik a csillagok temetőjének, ide tartoznak a neutroncsillagok és a fekete lyukak. Ezek a rendkívül sűrű égitestek általában láthatatlanok, ezért sokáig csak közvetett módszerekkel lehetett tanulmányozni őket.
A gravitációs hullámok megjelenése azonban mindent megváltoztatott.
Amikor két fekete lyuk vagy neutroncsillag egymás körül kering, fokozatosan energiát veszítenek gravitációs hullámok formájában. Emiatt egyre közelebb kerülnek egymáshoz, végül pedig összeolvadnak. Az ütközés során olyan erőteljes téridő-hullámok keletkeznek, amelyek milliárd fényév távolságból is érzékelhetők a Földön.
A legújabb katalógus egyik legérdekesebb tanulsága, hogy az Univerzumban sokkal több nagy tömegű fekete lyuk létezik, mint azt korábban gondoltuk. A hagyományos megfigyelések során ismert csillagtömegű fekete lyukak többsége 5 és 20 naptömeg közé esett. A gravitációs hullámok azonban tömegesen tártak fel 30, 50, sőt 100 naptömegnél nagyobb fekete lyukakat is. Néhány esetben olyan objektumokat sikerült azonosítani, amelyek meghaladják a 150–200 naptömeget. Ez komoly fejtörést okoz az elméleti kutatóknak.
A jelenlegi modellek szerint bizonyos tömegtartományokban a csillagoknak nem kellene fekete lyukakat létrehozniuk. A rendkívül nagy tömegű csillagok ugyanis életük végén úgynevezett párinstabilitási szupernóva-robbanáson mehetnek keresztül, amely teljesen szétveti őket, és nem hagy maga után maradványt. Ennek ellenére a gravitációs hullámok olyan fekete lyukakat mutatnak, amelyek pontosan ebben a tiltottnak hitt tömegtartományban találhatók.
A kutatók szerint ezek egy része valószínűleg nem közvetlenül csillagokból keletkezett. Elképzelhető, hogy korábbi fekete lyukak összeolvadásából születtek. Ha ez valóban így van, akkor az Univerzum bizonyos régióiban a fekete lyukak többször is összeolvadhatnak egymással, egyfajta kozmikus növekedési láncot létrehozva.
A neutroncsillagok vizsgálata szintén új meglepetéseket hozott. Ezek az objektumok egyetlen város méretébe zsúfolnak össze akár másfél-két Napnyi anyagot. Egy teáskanálnyi neutroncsillag-anyag tömege milliárd tonnákban mérhető. A gravitációs hullámok segítségével a kutatók egyre pontosabban tudják meghatározni méretüket, tömegüket és belső szerkezetüket. Mindez közelebb vihet annak megértéséhez, hogyan viselkedik az anyag olyan sűrűségeken, amelyeket a földi laboratóriumokban lehetetlen előállítani.
A legizgalmasabb talán az, hogy a jelenlegi katalógus valószínűleg még csak a kezdetet jelenti. A LIGO és partnerei folyamatos fejlesztéseken dolgoznak. Az érzékenység növekedésével évente akár több száz új gravitációs hullám-esemény is bekerülhet a megfigyelések közé. Néhány éven belül elképzelhető, hogy már ezres nagyságrendű fekete lyuk- és neutroncsillag-populáció áll majd a kutatók rendelkezésére.
Szerintem az egyik leglenyűgözőbb dolog ebben a történetben az, hogy ezeknek az objektumoknak a többsége teljesen láthatatlan. Nem bocsátanak ki olyan fényt, amelyet teleszkópjainkkal észlelhetnénk, a létezésükről mégis tudomást szerzünk, mert a téridő közvetíti felénk az üzenetüket. Eszméletlen érdekes.
Néhány évtizeddel ezelőtt a fekete lyukak még elsősorban elméleti különlegességek voltak. Ma már több száz példányukat ismerjük, és minden újabb gravitációshullám-jel arra emlékeztet bennünket, hogy az Univerzum sokkal változatosabb és mozgalmasabb hely, mint amilyennek a látható fényben tűnik.
