Dvi juodosios skylės susitiko atsitiktinai ir sukūrė tai, ko dar niekad nematė: ScienceAlert


Erdvės laiko bangos, kurias sukelia susidūrimas Juodosios skylės mus daug ko išmokė apie šiuos mįslingus objektus.

Šie gravitacinės bangos užkoduoti informaciją apie juodąsias skyles: jų masę, vidinės spiralės viena kitos link formą, sukimus ir orientaciją.

Iš to mokslininkai nustatė, kad dauguma susidūrimų mes matėme buvo tarp juodųjų skylių dvejetainėse sistemose. Dvi juodosios skylės prasidėjo kaip dvinarė masyvių žvaigždžių, kurios kartu virto juodosiomis skylėmis, tada susiformavo spirale ir susiliejo.

Iš maždaug 90 iki šiol nustatytų susijungimų, tačiau vienas išsiskiria kaip labai savotiškas. 2019 m. gegužę aptiktas GW19052 kaip niekas kitas skleidė erdvės ir laiko bangavimą.

„Jo morfologija ir į sprogimą panaši struktūra labai skiriasi nuo ankstesnių stebėjimų. sako astrofizikė Rossella Gamba Jenos universitete Vokietijoje.

Ji priduria„GW190521 iš pradžių buvo analizuojamas kaip dviejų greitai besisukančių sunkiųjų juodųjų skylių, artėjančių viena prie kitos beveik apskritimo orbitomis, susijungimas, tačiau jo ypatumai paskatino mus pasiūlyti kitas galimas interpretacijas“.

Visų pirma, trumpa, aštri trukmėgravitacinė banga signalą buvo sunku paaiškinti.

Gravitacines bangas generuoja tikrasis susijungimas iš dviejų juodųjų skylių, kaip raibuliukai iš uolos, numestos į tvenkinį. Tačiau juos taip pat sukuria dvejetainis įkvėpimas, o intensyvi gravitacinė sąveika skleidžia silpnesnius bangavimus, kai dvi juodosios skylės nenumaldomai priartėja.

frameborder=”0″ enable=”pagreičio matuoklis; automatinis paleidimas; iškarpinė-rašyti; šifruota laikmena; giroskopas; vaizdas vaizde“ leisti visą ekraną>

„Su įvykiu susieto signalo forma ir trumpumas – mažiau nei dešimtoji sekundės – leidžia daryti prielaidą apie momentinį dviejų juodųjų skylių susiliejimą, kuris įvyko nesant spiralės fazės. aiškina astronomas Alessandro Nagar Nacionalinės branduolinės fizikos instituto Italijoje.

Yra daugiau nei vienas būdas, kaip pora juodųjų skylių sąveikauti gravitaciškai.

Pirma, jiedu buvo kartu ilgą laiką, galbūt net dėl ​​to, kad kosmose iš to paties molekulinio debesies gabalo susidarė kūdikių žvaigždės.

Kitas dalykas yra tada, kai du objektai, judantys erdvėje, prasilenkia vienas su kitu pakankamai arti, kad būtų užkimšti gravitaciniu būdu vadinamame dinaminiame susitikime.

Gamba ir jos kolegos manė, kad taip galėjo nutikti su GW190521, todėl jie sukūrė modeliavimą, kad patikrintų savo hipotezę. Jie sudaužė juodųjų skylių poras, keisdami parametrus, tokius kaip trajektorija, sukimasis ir masė, kad bandytų atkurti keistus dalykus. gravitacinė banga signalas aptiktas 2019 m.

Jų rezultatai rodo, kad dvi juodosios skylės atsirado ne dvejetainiu būdu, o buvo įtrauktos viena kitos gravitaciniame tinkle, du kartus praskriedamos viena pro kitą laukine, ekscentrine kilpa, o paskui susitrenkdamos susidarė viena didesnę. Juodoji skylė. Ir nė viena iš juodųjų skylių šiame scenarijuje nesisuko.

„Kurdami tikslius modelius, naudodami pažangiausius analitinius metodus ir skaitmeninius modeliavimus, nustatėme, kad šiuo atveju labai ekscentriškas susijungimas paaiškina stebėjimą geriau nei bet kuri kita anksčiau iškelta hipotezė. sako astronomas Matteo Breschi Jenos universiteto.

“Klaidos tikimybė yra 1:4 300!”

Šis scenarijus, anot komandos, labiau tikėtinas tankiai apgyvendintame erdvės regione, pavyzdžiui, žvaigždžių spiečiuje, kur tokia gravitacinė sąveika yra labiau tikėtina.

Tai seka ankstesnius atradimus apie GW190521. Viena iš susijungimo juodųjų skylių buvo matuojamas maždaug 85 kartus Saulės masės.

Pagal dabartinius mūsų modelius juodosios skylės, kurių Saulės masė didesnė nei 65, negali susidaryti iš vienos žvaigždės; vienintelis būdas, kuriuo mes žinome a Juodoji skylė šios masės gali susidaryti susiliejus dviem mažesnės masės objektams.

Gambos ir jos kolegų darbas nustatė, kad dviejų juodųjų skylių masės susidūrimo metu yra maždaug 81 ir 52 saulės masės; tai yra šiek tiek mažesnis nei ankstesni vertinimai, tačiau viena iš juodųjų skylių vis dar yra už vienos žvaigždės branduolio griūties formavimosi kelio.

Vis dar neaišku, ar mūsų modelius reikia koreguoti, bet hierarchiniai sujungimai, kai didesnės struktūros susidaro nuolat sujungiant mažesnius objektus. labiau tikėtina klasterio aplinkoje su didele tankių objektų populiacija.

Dinaminiai juodųjų skylių susidūrimai laikomi gana retais gravitacinė banga Atrodo, kad iki šiol LIGO ir Virgo surinkti duomenys tai patvirtina. Tačiau reta nereiškia, kad neįmanoma, o naujasis darbas rodo, kad GW190521 gali būti pirmasis, kurį aptikome.

Ir pirmasis reiškia, kad ateinančiais metais gali būti daugiau. The gravitacinė banga observatorijos šiuo metu yra atnaujinamos ir prižiūrimos, tačiau vėl bus prijungtos prie interneto 2023 m. kovo mėn naujam stebėjimo bėgimui. Šį kartą du LIGO detektoriai JAV ir Virgo detektorius Italijoje bus prijungti prie KAGRA Japonijoje, kad būtų galima stebėti dar daugiau.

Daugiau aptikimų, tokių kaip GW190521, būtų nuostabu.

Tyrimas buvo paskelbtas m Gamtos astronomija.