Hány kilonóvát fedez majd fel a Rubin Obszervatórium?

Vajon a Vera C. Rubin Obszervatórium eljövendő adataiból találunk majd még ilyeneket?

Egy kilonóva és gravitációs hullámai

Két neutroncsillag egymásba olvadásakor a körülöttük lévő téridő fodrozódni kezd, amelyet gravitációs hullámok formájában detektálhatunk is. Ezt a jelenséget nevezzük kilonóvának, az összeolvadáskor felszabaduló fényesség ugyanis olyan hatalmas, mint ha "1000 nóva" robbant volna egy helyen. 2017-ben sikerült egy kilonóva eseményhez kapcsolódva gravitácós hullámokat is detektálni, és mindmáig ez az egyetlen olyan eset, hogy egy gravitációshullám-forrásból sikerült elektromágneses sugárzást is mérni (a többi detektált gravitációs hullám forrása általában fekete lyukak összeolvadása).

A Vera Rubin Obszervatórium és felette a Tejút sávja. (Forrás: [RubinObs/NOIRLab/SLAC/DOE/NSF/AURA/H. Stockebrand; CC BY 4.0].)

Egy új tanulmány szerzői megvizsgálták, hogy a Rubin Obszervatóriumban nemsokára elinduló megfigyelési program, a Legacy Survey of Space and Time (LSST) képes lesz-e felfedezni a a kilonóvákhoz kapcsolódó optikai tranzienseket, amelyek összekapcsolhatók lesznek gravitációs hullámokkal is.

Kincsvadászat az adatokban

Általában egy új gravitációs hullám-detektáláskor a kutatók sietve próbálják megtalálni a forrás elektromágneses sugárzását. Az új tanulmány szerzői azonban egy kicsit más stratégiát mutatnak be: szerintük először fontos lenne a kilonóvák detektálása, majd az újonnan felfedezett kilonóvák ismeretében kell a gravitációs hullámokra utaló jeleket is keresni. Ez tehát egyfajta célzott gravitációshullám-keresés lenne, amelynek segítségével talán olyan gravitációs hullámokat is detektálhatnánk, amelyeket a jelenleg működő, automatizált algoritmusok nem ismernek fel.

A Hubble-űrtávcső felvételei a GW 170817 jelzésű gravitációshullám-forrás optikai megfelelőjéről. (Forrás: [NASA and ESA Acknowledgment: A. Levan (U. Warwick), N. Tanvir (U. Leicester), and A. Fruchter and O. Fox (STScI)].)

Az LSST működésének első 10 évében néhány naponta mintavételezni fogja a déli félgömb teljes égboltját, amelynek köszönhetően várhatóan nagyságrendekkel több tranziens eseményt (pl. nóvát, szupernóvát, árapály-katasztrófát) fog észlelni, mint a jelenleg használt eszközeink. Az egyik legnagyobb kihívást a távcső által mért, hatalmas mennyiségű adat feldolgozása adja majd, illetve a tranziensek megkeresése: a becslések szerint a Rubin Obszervatórium adataiból éjszakánként várhatóan 10000 új tranziens-jelöltet ismerünk majd meg.

Új stratégia

Bár a Rubin Obszervatórium tranziensek tízezreit fedezi majd fel, mérési stratégiája a kilonóvák szempontjából mégsem mondható ideálisnak: mivel az összeolvadó neutroncsillagok egy gyorsan lecsengő fényességváltozást hoznak létre, az obszervatórium minden eseményről valószínűleg csak néhány adatpontot örökít majd meg. A kutatók szimulációkkal tesztelték, hogy évente hány kilonóvát detektál majd a Rubin Obszervatórium és arra jutottak, hogy körülbelül 42 eseménynek lehetünk majd tanúi, amelyek közül azonban csak néhány lesz olyan fényes, hogy az automatizált algoritmus is felismerje.

Felvetődik ekkor a következő kérdés: vajon azon néhány kilonóva esetén, amelyeket az algoritmus felismert, hányszor sikerül majd gravitációs hullámokat is detektálni? A szimulációkban az optikai detektálások általában a két neutroncsillag összeolvadása után 1-5 nappal történtek, így az adatokban történő azonnal felismerés kihívásai komoly számítástechnikai fejlesztéseket is igényelni fognak.  Ahhoz, hogy a kilonóvaként azonosított, de végül mégsem ebbe a csoportba tartozó objektumokat kiszűrjük, további követő mérések lesznek majd szükségesek.

Bár még az LSST korszerű technológiájával is kihívásokat rejt az új kilonóvák észlelése, a legközelebbi gravitációshullám-detektálás egy összeolvadó neutroncsillag-párosból már valószínűleg nem sokáig várat magára.

A cikk forrása: https://aasnova.org/2026/02/04/how-many-kilonovae-will-rubin-observatory-help-us-spot/

Szerző: Könyves-Tóth Réka, Tudományos munkatárs
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet