Astronómovia objavili vôbec prvú kolíziu čiernych dier so zvláštnym hmotnostným rozdielom

Simulácia binárnej fúzie čiernej diery. (N. Fischer/H. Pfeiffer/A. Buonanno/Inštitút Maxa Plancka pre gravitačnú fyziku/projekt Simulating eXtreme Spacetimes)

Pred viac ako rokom, 12. apríla 2019, spolupráca LIGO-Virgo odhalila gravitačné vlny , vlniace sa naprieč časopriestorom z epickej zrážky dvoch čierne diery zo vzdialenosti 2,4 miliardy svetelných rokov. V súčasnosti to už nie je samo osebe nič výnimočné.

Ako však teraz astronómovia odhalili, skutočná kolízia GW 190412 bola niečo, čo sme nikdy predtým nevideli. Namiesto dvoch čiernych dier približne rovnakej hmotnosti s hmotnosťou 20 až 40-násobku hmotnosti Slnka bola GW 190412 vytvorená mimoriadne nerovnomernou dvojhviezdou.

Na základe analýzy týchto vlniacich sa gravitačných vĺn astronómovia zistili, že jedna z čiernych dier naklonila váhy na približne 29,7 hmotnosti Slnka, zatiaľ čo druhá bola viac ako trikrát menšia - len 8,4 hmotnosti Slnka.



Toto je tiež najnižšia hmotnosť čierna diera doteraz zistená binárna sústava – čo je nesmierne vzrušujúce, pretože to znamená, že ich spojenie vyprodukovalo dlhší signál ako akékoľvek iné spojenie čiernej diery – množstvo údajov na sondovanie.

„Žiadna z týchto más nie je sama osebe príliš prekvapivá. Vieme, že čierne diery prichádzajú v týchto veľkostiach. Novinkou je pomer hmotností,“ vysvetlil astronóm Christopher Berry z Northwestern University and the LIGO Collaboration. v blogovom príspevku .

„Toto pozorovanie nám umožňuje otestovať naše predpovede gravitačná vlna signály novým spôsobom a je ďalším kúskom v skladačke pochopenia toho, ako vznikajú binárne čierne diery.“

Zistenia Kolaborácie boli prezentované na virtuálnom aprílovom stretnutí Americkej fyzikálnej spoločnosti.

Pretože iné udalosti gravitačných vĺn boli generované dvojhviezdami čiernej diery s približne rovnakou hmotnosťou, odráža sa to v signáli. Keďže čierne diery majú rovnakú hmotnosť, pri každom obehu sa vracajú do rovnakej relatívnej polohy.

Výsledkom je frekvencia gravitačných vĺn, ktorá je približne dvojnásobkom orbitálnej frekvencie binárneho systému, teda ako dlho trvá, kým čierne diery obehnú okolo seba. Ale keď má systém významnú nerovnováhu hmoty, obežná dráha je nerovnomerná. To vytvára druhú, slabšiu frekvenciu gravitačných vĺn.

Toto bolo pozorované v GW 190412, ktorý produkoval (v rámci rodiny cvrčkov, ktoré sa zvyčajne vyskytujú v spojení čiernej diery) dve odlišné frekvencie, ako keby dve gitarové struny vibrovali súčasne, dvojicu frekvencií.

Je úžasné, že tieto frekvencie boli ekvivalentom piatich nôt od seba - čo je známe ako a perfektná piata . Keď začnete spievať Blyští blyští malá hviezda , prvé dve záblesky tvoria tento hudobný interval.

Okrem toho, že sú skutočne úžasné, tieto frekvencie umožnili tímu vykonať ďalší test všeobecná relativita , tiež. V podstate rozdelili signál gravitačnej vlny na skoršiu časť a neskoršiu časť a použili rovnice založené na všeobecnej teórii relativity na výpočet druhej časti signálu pre každú polovicu.

Polovičky sa zhodovali s výpočtami a poskytli niektoré z najspoľahlivejších výsledkov tohto testu k dnešnému dňu.

Na základe nezvyčajného signálu zlúčenia bol tím schopný vykonať aj niekoľko ďalších meraní. Dokázali určiť, že väčšia z čiernych dier sa otáča - zvyčajne je to dosť ťažké zmerať a predtým (a predbežne) to bolo dosiahnuté iba v dvoch ďalších zlúčeniach.

V GW 190412 sa toto otáčanie zdalo byť dosť rýchle, čo by mohlo byť kľúčom k tomu, ako takáto nerovnomerná dvojhviezda vznikla. Vidíte, existuje niekoľko astrofyzikálnych modelov na tvorbu dvojhviezd čiernych dier, ale väčšina z nich vedie k viac-menej párom rovnakej hmotnosti.

Najzrejmejším z nich je dvojhviezdny systém, v ktorom sa každá hviezda zrúti do čiernej diery. Predpokladá sa však, že tieto nemôžu produkovať binárne čierne diery s veľkými hmotnostnými rozdielmi, čo vylučuje GW 190412.

Je možné, že čierne diery vznikli oddelene, potom sa nejako spojili a zachytili sa navzájom na obežnej dráhe. Ale vysoký spin väčšej čiernej diery naznačuje, že sa mohla zlúčiť s inými čiernymi dierami už predtým, pred GW 190412.

Ak boli čierne diery v trojitom alebo štvornásobnom systéme, mohlo sa stať, že väčšia čierna diera sa už zlúčila s ostatnými. Ak by sa len vznášali v normálnom priestore, spätný náraz zo zlúčenia by narušil systém – existuje však jeden scenár, v ktorom by to mohlo fungovať: na disku okolo aktívnej supermasívnej čiernej diery v srdci galaxie.

Extrémne gravitačné prostredie by tam mohlo umožniť, aby čierne diery s hviezdnou hmotnosťou prešli niekoľkými po sebe nasledujúcimi fúziami bez toho, aby boli vyrazené spätným rázom.

V tejto fáze to nie je možné s istotou vedieť, ale pri spolupráci LIGO-Virgo zisťovanie každých pár dní , možno nebudeme musieť čakať príliš dlho na odpovede.

Mimochodom, dyáda nebola jediná náhoda, ktorú vytvoril GW 190412. Hmotnostný pomer medzi dvoma čiernymi dierami je „približne rovnaký ako pomer náplne v bežnom Oreo a v Mega Stuf Oreo“. poznamenal Berry .

'Prebiehajú výskumy spojení medzi Oreos a tvorbou čiernych dier.'

Môžete si prečítať celý dokument tímu webovej stránke LIGO .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.