Naukowcy badający skutki kolizji masywnej czarnej dziury mogli potwierdzić zjawisko grawitacyjne przewidziane przez Alberta Einsteina sto lat temu.
według Nowe badanie opublikowane dzisiaj (Otwiera się w nowej karcie) (12 października) w Naturze zjawisko — znane jako opady i podobne do chwiejnego ruchu czasami obserwowanego w bąku — wystąpiło, gdy wystąpiły dwa starożytne kolce czarne dziury Zderzyły się i połączyły w jedno. Gdy te dwa masywne obiekty zbliżyły się do siebie, wypuściły masywne fale w strukturze czasoprzestrzeni znanej jako fale grawitacyjne, które rozchodziły się na zewnątrz przez wszechświat, przenosząc energię i moment pędu z dala od łączących się czarnych dziur.
Naukowcy po raz pierwszy wykryli te fale emitowane przez czarne dziury w 2020 roku za pomocą Interferometr laserowy z falą grawitacyjną (LIGO) w Stanach Zjednoczonych oraz czujniki fal grawitacyjnych firmy Virgo we Włoszech. Teraz, po latach badania wzorców fal, naukowcy potwierdzili, że jedna z czarnych dziur wirowała jak szalona, w stopniu nigdy wcześniej nie widzianym.
Związane z: Jak tańczące czarne dziury zbliżają się na tyle blisko, aby się połączyć?
Wirująca czarna dziura została skręcona i wirowała 10 miliardów razy szybciej niż jakakolwiek wcześniej obserwowana, zniekształcając przestrzeń i czas tak bardzo, że spowodowała chybotanie się czarnych dziur na swoich orbitach.
Naukowcy zaobserwowali proaktywną obecność we wszystkim, od szczytów wrzecion do Umierające systemy gwiezdne, ale nigdy w masywnych obiektach, takich jak podwójne układy czarnych dziur, gdzie kosmiczna miotła obraca się wokół wspólnego środka. Jednak Einstein Ogólna teoria względności Ponad 100 lat temu przewidział, że precesja powinna nastąpić w obiektach tak dużych jak podwójne czarne dziury. Teraz, jak twierdzą autorzy badania, to rzadkie zjawisko zostało po raz pierwszy zaobserwowane w przyrodzie.
Związane z: Naukowcy odkryli pierwsze połączenie czarnych dziur z ekscentrycznymi orbitami
„Zawsze myśleliśmy, że podwójne czarne dziury mogą właśnie to zrobić” – powiedział starszy autor badań Mark Hannam, dyrektor Instytutu Eksploracji Grawitacji na Uniwersytecie Cardiff w Wielkiej Brytanii. oświadczenie (Otwiera się w nowej karcie). „Mieliśmy nadzieję na przykład od czasu pierwszych odkryć fal grawitacyjnych. Musieliśmy czekać pięć lat i ponad 80 oddzielnych odkryć, ale w końcu mamy jedno!”
Omawiane czarne dziury były kilka razy większe niż czarne dziury słońceSzacuje się, że większa z nich ma około 40 mas Słońca. Naukowcy po raz pierwszy wykryli wiatry pary podwójnej w 2020 roku, kiedy LIGO i Virgo wykryły eksplozję fal grawitacyjnych z rzekomego zderzenia dwóch czarnych dziur. Zespół nazwał tę kolizję GW200129, od daty jej odkrycia (29 stycznia 2020 r.).
Od tego czasu inni naukowcy przestudiowali wstępne dane dotyczące fal grawitacyjnych, ujawniając dziwne tajemnice tej epickiej kolizji. (Chociaż naukowcy mają do dyspozycji tylko fale grawitacyjne i żadnych bezpośrednich obserwacji, nie są w stanie wskazać dokładnej lokalizacji czarnych dziur).
Na przykład w maju 2022 r. zespół naukowców obliczył, że łączenie czarnych dziur to jedno i drugie nieporęczne i niezrównoważonez falami grawitacyjnymi emitowanymi ze zderzenia w jednym kierunku, podczas gdy nowo połączona czarna dziura prawdopodobnie zostanie „wyrzucona” z macierzystej galaktyki z prędkością ponad 3 milionów mil na godzinę (4,8 miliona km/h) w przeciwnym kierunku.
Nowe badanie opublikowane w czasopiśmie Nature sugeruje, że dwie czarne dziury miały chaotyczny związek przed ich gwałtownym połączeniem. Gdy dwa gigantyczne ciała wciągnęły się na orbitę coraz bliżej, zaczęły kołysać się jak spuchnięte wierzchołki, posuwając się kilka razy na sekundę. Według autorów badania szacuje się, że ten efekt wstępny jest 10 miliardów razy szybszy niż jakikolwiek inny efekt, jaki kiedykolwiek zmierzono.
Wyniki te potwierdzają Einsteina, który przewidział, że takie efekty były możliwe w niektórych dużych obiektach we wszechświecie. Ale odkrycia rodzą również pytanie, czy takie chwiejne połączenia czarnych dziur są tak rzadkie, jak wcześniej sądzono.
„Największa czarna dziura w tym układzie podwójnym, który był około 40 razy większy od Słońca, wirowała tak szybko, jak to fizycznie możliwe” – powiedział współautor badania Charlie Hoy, badacz z Cardiff University w czasie badania. Teraz na Uniwersytecie Portsmouth w Wielkiej Brytanii: „Nasze obecne modele formowania się plików binarnych sugerują, że ten model był bardzo rzadki, być może jeden na tysiąc. Albo może to być znak, że nasze modele muszą się zmienić”.
Pierwotnie opublikowany w Live Science.
Śledź nas na Twitterze Umieść tweeta (Otwiera się w nowej karcie) lub na Facebook (Otwiera się w nowej karcie).