Véletlenül találkozott két fekete lyuk, és valami korábban soha nem látott dolgot hozott létre: a ScienceAlert

Az ütköző fekete lyukak okozta tér-idő hullámzások sok mindent megtanítottak ezekről a rejtélyes tárgyakról.

Ezek a gravitációs hullámok információkat kódolnak a fekete lyukakról: tömegükről, egymás felé irányuló belső spiráljuk alakjáról, forgásukról és tájolásukról.

Ebből a tudósok megállapították, hogy az általunk látott ütközések többsége bináris rendszerek fekete lyukai között történt. A két fekete lyuk hatalmas csillagok kettõs elemeibõl indult ki, amelyek együtt fekete lyukakká változtak, majd spirálisan befelé haladva egyesültek.

Az eddig észlelt mintegy 90 fúzió közül azonban egy nagyon sajátos. A GW19052-t 2019 májusában észlelték, és semmihez sem hasonlítható tér-idő hullámzást bocsátott ki.

“A morfológia és a robbanásszerű szerkezet nagyon eltér a korábbi megfigyelésektől” – mondta Rossella Gamba asztrofizikus, a németországi Jénai Egyetem munkatársa.

Hozzáteszi: “A GW190521-et eredetileg két gyorsan forgó hatalmas fekete lyuk egyesüléseként elemezték, amelyek közel körpályán közelednek egymáshoz, de a különleges jellemzők arra késztettek minket, hogy más lehetséges értelmezéseket javasoljunk.”

Különösen a rövid, éles időtartama a gravitációs hullám jelet nehéz volt megmagyarázni.

A gravitációs hullámok két fekete lyuk összeolvadásával jönnek létre, mint a tóba zuhanó szikla hullámai. De a bináris inspirációs spirál is generálja őket, és az intenzív gravitációs kölcsönhatás halványabb hullámokat bocsát ki, amikor két fekete lyuk menthetetlenül közeledik.

frameborder=”0″ allow=”gyorsulásmérő; automatikus lejátszás; vágólapra írás; titkosított adathordozók; giroszkóp; kép a képben” enablefullscreen>

„Az eseményhez kapcsolódó jel alakja és rövidsége – kevesebb mint egytizedmásodperc – arra késztetett bennünket, hogy feltételezzük, hogy két fekete lyuk között azonnali összeolvadás van, ami spirális fázis nélkül ment végbe” – magyarázza Alessandro Nagar csillagász. az olaszországi Nemzeti Nukleáris Fizikai Intézetben.

Egynél több módja van annak, hogy egy pár fekete lyuk a gravitáció révén kölcsönhatásba léphessen.

Az első az, hogy a kettő sokáig együtt volt, talán annak is köszönhető, hogy az űrben ugyanabból a molekulafelhőből bébicsillagok keletkeztek.

A másik az, amikor két, a téren áthaladó objektum elég közel halad el ahhoz, hogy a gravitáció megakadjon az úgynevezett dinamikus találkozásban.

Gamba és kollégái úgy gondolták, hogy ez történhetett a GW190521-nél, ezért szimulációkat terveztek hipotézisük tesztelésére. Összetörtek pár fekete lyukat, és olyan paramétereket állítottak be, mint a pálya, a forgás és a tömeg, hogy megpróbálják megtalálni a furcsákat. gravitációs hullám 2019-ben észlelt jel.

Eredményeik azt sugallják, hogy a két fekete lyuk nem kettőscsillagból indult ki, hanem egymás gravitációs hálójába került, és egy vad, excentrikus hurok során kétszer is elesett egymás mellett, mielőtt összecsapódva egy nagyobb lyukat alkottak. fekete lyuk. És ebben a forgatókönyvben egyik fekete lyuk sem forgott.

“A fejlett analitikai módszerek és numerikus szimulációk kombinációjával pontos modellek kifejlesztésével azt találtuk, hogy ebben az esetben egy rendkívül excentrikus fúzió jobban megmagyarázza a megfigyelést, mint bármely más korábban felvetett hipotézis” – mondja Matteo Breschi, a Jénai Egyetem csillagásza.

“A hiba valószínűsége 1:4.300!”

A csapat szerint ez a forgatókönyv valószínűbb az űr sűrűn lakott részén, például egy csillaghalmazban, ahol az ilyen gravitációs kölcsönhatások valószínűbbek.

Ez összhangban van a GW190521-re vonatkozó korábbi felfedezésekkel. A mérések szerint az egyesülés egyik fekete lyuk tömege körülbelül 85-szöröse a Nap tömegének.

Jelenlegi modelljeink szerint a 65 naptömegnél nagyobb fekete lyukak egyetlen csillagból sem keletkezhetnek; csak így tudjuk a fekete lyuk abból a tömegből két kisebb tömegű objektum összeolvadásával lehet kialakítani.

Gamba és munkatársai munkája során megállapították, hogy az ütközés során a két fekete lyuk tömege 81 és 52 naptömeg között van; ez valamivel alacsonyabb a korábbi becsléseknél, de az egyik fekete lyuk még mindig kívül van az egycsillagmag összeomlási pályáján.

Egyelőre nem tisztázott, hogy a modelljeinket módosítani kell-e, de a hierarchikus összeolvadások – amelyekben kisebb objektumok folyamatos egyesítésével nagyobb struktúrák jönnek létre – valószínűbbek egy nagy sűrűségű objektumpopulációval rendelkező klaszter környezetben.

A fekete lyukak közötti dinamikus találkozások meglehetősen ritkáknak számítanak, és a gravitációs hullám A LIGO és a Virgo által eddig összegyűjtött adatok ezt alátámasztani látszanak. A ritka azonban nem jelenti azt, hogy lehetetlen, és az új munka azt sugallja, hogy a GW190521 lehet az első, amit észleltünk.

Az első pedig azt jelenti, hogy a következő években még több következhet. Az gravitációs hullám Az obszervatóriumokat jelenleg frissítik és karbantartják, de 2023 márciusában újra elérhetővé válnak egy újabb megfigyelési futtatás alkalmával. Ezúttal az egyesült államokbeli LIGO két detektorához és az olaszországi Virgo detektorhoz a japán KAGRA csatlakozik a még nagyobb érzékelési teljesítmény érdekében.

Több észlelés, mint például a GW190521 nagyszerű lenne.

A kutatás ben jelent meg Természetcsillagászat.

Leave a Comment

%d bloggers like this: