Największa fuzja czarnych dziur, jaką kiedykolwiek wykryto, mogła spowodować powstanie czarnej dziury o masie 150 razy większej niż Słońce, co stoi w sprzeczności z niektórymi uznawanymi teoriami. Badacze twierdzą, że po raz pierwszy znaleźli dowody na długo poszukiwane wibracje wytworzone przez powstałą czarną dziurę, gdy ta przyjmowała kształt sferyczny.
Wyniki te dostarczają nowego, rygorystycznego testu dla Ogólnej Teorii Względności Alberta Einsteina – teorii grawitacji, która precyzyjnie przewiduje zarówno czarne dziury, jak i fale grawitacyjne powstające podczas ich ruchu, np łączenia się z innymi takimi tworami – napisał Steven Giddings, fizyk teoretyczny z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara.
Fizyk Badri Krishnan, jeden z autorów badania, powiedział, że wcześniej w swojej karierze pracował nad tym typem analizy jako teoretyczną możliwością.
„W tamtym czasie nigdy nie myślałem, że dożyję chwili, kiedy zobaczę takie pomiary,”
powiedział Krishnan, który obecnie jest związany z Radboud University w Holandii. Wyniki zostały opublikowane w zeszłym tygodniu w „Physical Review Letters”.
Od czasu powstania astronomii fal grawitacyjnych w 2015 roku, wykrywanie łączących się czarnych dziur stało się niemal codziennością. Podwójne detektory Obserwatorium Fal Grawitacyjnych Interferometru Laserowego (LIGO), w stanie Waszyngton i Luizjanie, obecnie średnio co tydzień rejestrują takie zdarzenia.
Dane z Obserwatorium LIGO oraz z mniejszego Obserwatorium Virgo w pobliżu Pizy we Włoszech zazwyczaj pokazują charakterystyczne sygnały fal grawitacyjnych pochodzących od dwóch masywnych obiektów spiralnie zbliżających się do siebie, aż do ich połączenia. Częstotliwość tych orbit oraz sposób, w jaki ta częstotliwość wzrasta w czasie, aż do momentu fuzji, pozwalają obliczyć masy obu łączących się obiektów oraz pojedynczej czarnej dziury, która powstaje z ich połączenia. Ogólnie rzecz biorąc, im masywniejsze są obiekty, tym dłuższe mają orbity w momencie łączenia się i tym niższa jest częstotliwość ich fal grawitacyjnych.
Wyjątkowe zdarzenie
Wśród kilkudziesięciu takich wydarzeń wykrytych do tej pory, GW190521 — nazwane tak od daty jego odkrycia, 21 maja 2019 roku — wyróżniało się. Jego częstotliwość łączenia była tak niska, że całe wydarzenie weszło w zakres możliwości obserwacyjnych LIGO i Virgo tylko podczas swoich dwóch ostatnich orbit.
Krishnan i jego koledzy, którzy nie są związani ze współpracą LIGO–Virgo, chcieli sprawdzić, czy fale grawitacyjne z tego wydarzenia mogą zawierać informacje nie tylko z czasu poprzedzającego fuzję, ale także z chwil bezpośrednio po niej. W momencie, gdy dwie czarne dziury się łączą, powstająca czarna dziura ma asymetryczny kształt. Jednak czarne dziury są stabilne tylko wtedy, gdy są sferyczne (lub sferoidalne, jeśli wirują szybko). W ciągu milisekund osiągają one najniższą energię i zarazem symetryczny kształt.
Podobnie jak dzwon, który dzwoni z częstotliwościami określonymi przez swój kształt, stabilizująca się czarna dziura „wybrzmiewa”, wypromieniowując fale grawitacyjne o częstotliwościach określonych przez jej masę i rotację. Mierzenie częstotliwości wybrzmienia stanowi alternatywę dla mierzenia częstotliwości opadania po spirali, jeśli chodzi o szacowanie właściwości czarnej dziury.
Krishnan i jego koledzy przeanalizowali ponownie dane z wydarzenia GW190521 w poszukiwaniu dowodów na wybrzmienie fal grawitacyjnych. Znaleźli dwie oddzielne częstotliwości wybrzmienia, które razem wskazują, że powstała czarna dziura ma około 250 mas słonecznych — znacznie więcej niż sugerowała pierwotna analiza zespołu LIGO–Virgo.
Najnowsze filmy
