Το «μπιλιάρδο» της μαύρης τρύπας μπορεί να εξηγήσει τις περίεργες πτυχές της συγχώνευσης μαύρης τρύπας του 2019

Μεγέθυνση / Απεικόνιση ενός σμήνους από μικρές μαύρες τρύπες σε έναν δίσκο αερίου που περιστρέφεται γύρω από μια γιγάντια μαύρη τρύπα.

Ινστιτούτο J. Samsing/Neils Bohr

Το 2019, η συνεργασία LIGO/VIRGO έλαβε ένα σήμα βαρυτικού κύματος από μια συγχώνευση μαύρης τρύπας που αποδείχθηκε ότι ήταν ένα από τα ρεκόρ. Ονομάστηκε «GW190521», ήταν το πιο ογκώδες και μακρινό σήμα που ανιχνεύτηκε ποτέ, και παρήγαγε το πιο ενεργητικό σήμα που ανιχνεύτηκε μέχρι στιγμής, εμφανιζόμενο στα δεδομένα ως περισσότερο «μπαμ» από το συνηθισμένο «κελάρυσμα».

Επιπλέον, η νέα μαύρη τρύπα που προέκυψε από τη συγχώνευση ήταν περίπου 150 φορές βαρύτερη από τον Ήλιο μας, καθιστώντας το GW190521 την πρώτη άμεση παρατήρηση μιας μαύρης τρύπας μέσης μάζας. Ακόμη πιο περίεργο, οι δύο μαύρες τρύπες που συγχωνεύτηκαν ήταν κλειδωμένες σε μια ελλειπτική (και όχι κυκλική) τροχιά και οι άξονες περιστροφής τους ήταν πολύ πιο κεκλιμένοι από το συνηθισμένο σε σχέση με αυτές τις τροχιές.

Οι φυσικοί δεν αγαπούν τίποτα περισσότερο από το να παρουσιάζονται με ένα συναρπαστικό παζλ που δεν φαίνεται να ταιριάζει αμέσως στην καθιερωμένη θεωρία και το GW190521 τους έχει δώσει ακριβώς αυτό. Νέες θεωρητικές προσομοιώσεις υποδηλώνουν ότι όλες αυτές οι παράξενες πτυχές μπορούν να εξηγηθούν από την παρουσία μιας τρίτης μαύρης τρύπας στον τελικό χορό του δυαδικού συστήματος για την παραγωγή ενός «χαοτικού ταγκό», σύμφωνα με ένα νέο χαρτί δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature.

Σαν κι εμάς είχε αναφερθεί προηγουμένως, στις 21 Μαΐου 2019, οι ανιχνευτές της συνεργασίας έπιασαν το ενδεικτικό σήμα μιας δυαδικής συγχώνευσης μαύρης τρύπας: τέσσερις σύντομες ταλαντώσεις που διαρκούν λιγότερο από το ένα δέκατο του δευτερολέπτου. Όσο μικρότερο είναι το σήμα, τόσο πιο μαζική είναι η συγχώνευση μαύρων τρυπών – σε αυτήν την περίπτωση, 85 και 66 ηλιακές μάζες, αντίστοιχα. Οι μαύρες τρύπες συγχωνεύτηκαν για να σχηματίσουν μια νέα, ακόμη μεγαλύτερη μαύρη τρύπα περίπου 142 ηλιακών μαζών, εκπέμποντας το ισοδύναμο ενέργειας οκτώ ηλιακών μαζών στη διαδικασία, εξ ου και το ισχυρό σήμα που λαμβάνεται από τους ανιχνευτές.

READ  Τι γίνεται αν η μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία ήταν στην πραγματικότητα μια μάζα σκοτεινής ύλης;

Αυτό που έκανε αυτό το γεγονός τόσο ασυνήθιστο ήταν ότι η μέτρηση των 142 ηλιακών μαζών πέφτει ακριβώς στη μέση αυτού που είναι γνωστό ως «κενό μάζας» για τις μαύρες τρύπες. Τα περισσότερα από αυτά τα αντικείμενα ανήκουν σε δύο ομάδες: μαύρες τρύπες αστρικής μάζας (που κυμαίνονται από λίγες ηλιακές μάζες έως δεκάδες ηλιακές μάζες) και υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, όπως αυτή στο κέντρο του γαλαξία μας, ο Γαλαξίας (που κυμαίνονται από εκατοντάδες χιλιάδες σε δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες). Τα πρώτα είναι το αποτέλεσμα τεράστιων αστεριών που πεθαίνουν σε ένα σουπερνόβα κατάρρευσης του πυρήνα, ενώ η διαδικασία σχηματισμού του δεύτερου παραμένει μυστήριο.

Η ιδέα του καλλιτέχνη για ένα ιεραρχικό διάγραμμα για τη συγχώνευση μαύρων οπών.  Οι επιστήμονες εικάζουν ότι οι δύο μαύρες τρύπες ήταν οι ίδιες το αποτέλεσμα μιας προηγούμενης συγχώνευσης δύο μικρότερων μαύρων τρυπών.
Μεγέθυνση / Η ιδέα του καλλιτέχνη για ένα ιεραρχικό διάγραμμα για τη συγχώνευση μαύρων οπών. Οι επιστήμονες εικάζουν ότι οι δύο μαύρες τρύπες ήταν οι ίδιες το αποτέλεσμα μιας προηγούμενης συγχώνευσης δύο μικρότερων μαύρων τρυπών.

LIGO/Caltech/MIT/R. Τραυματισμένοι (IPAC)

Το γεγονός ότι μία από τις προγονικές μαύρες τρύπες ζυγίζει 85 ηλιακές μάζες είναι επίσης πολύ ασυνήθιστο καθώς έρχεται σε αντίθεση με τα τρέχοντα μοντέλα αστρικής εξέλιξης. Οι τύποι αστεριών που θα προκαλούσαν μαύρες τρύπες μεταξύ 65 και 135 ηλιακών μαζών δεν θα γίνονταν σουπερνόβα και επομένως δεν θα κατέληγαν ως μαύρες τρύπες. Αντίθετα, αυτά τα αστέρια θα γίνονταν ασταθή και θα έχαναν σημαντικό μέρος της μάζας τους. Μόνο τότε θα γίνουν σουπερνόβα, αλλά το αποτέλεσμα θα ήταν μια μαύρη τρύπα μικρότερη από 65 ηλιακές μάζες.

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται.