Εξήγηση: Δύο μαύρες τρύπες συγχωνεύτηκαν πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, αλλά τώρα προβληματίζει τους επιστήμονες

Το LIGO και το Virgo ανιχνεύουν σήματα από βαρυτικά κύματα που απελευθερώνονται στη συγχώνευση. Η μία από τις δύο μητρικές μαύρες τρύπες ήταν ασυνήθιστης ενδιάμεσης μάζας, η οποία αμφισβητεί την παραδοσιακή επιστημονική γνώση. Τι είναι γενικά κατανοητό και τι εξηγεί αυτό το ασυνήθιστο μέγεθος;

Η ιδέα του καλλιτέχνη που απεικονίζει ένα ιεραρχικό σχήμα για τη συγχώνευση μαύρων τρυπών. (Πίστωση: LIGO/Caltech/MIT/R Hurt [IPAC])

Πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, μια σύγκρουση μεταξύ δύο μαύρων τρυπών έστειλε βαρυτικά κύματα που κυματίζουν το σύμπαν. Το 2019, σήματα από αυτά τα κύματα ήταν ανιχνεύθηκε στο παρατηρητήριο βαρυτικών κυμάτων LIGO (Ηνωμένες Πολιτείες) και ο ανιχνευτής Virgo (Ιταλία).

Αυτό που έχει ενθουσιάσει τους επιστήμονες, ωστόσο, είναι η μάζα μιας από τις μητρικές μαύρες τρύπες, η οποία αψηφά την παραδοσιακή γνώση για το πώς σχηματίζονται οι μαύρες τρύπες.

Η ανακάλυψη και η ανάλυση περιγράφονται σε δύο ερευνητικές εργασίες. Ένα, μέσα Επιστολές Φυσικής Ανασκόπησης , περιγράφει λεπτομερώς την ανακάλυψη και προτείνει πιθανούς τρόπους με τους οποίους μπορεί να έχει πραγματοποιηθεί η ασυνήθιστη συγχώνευση. Το άλλο χαρτί, στο The Astrophysical Journal Letters , συζητά τις φυσικές ιδιότητες του σήματος.

Τι ακριβώς εντοπίστηκε;

Ήταν ένα σήμα από ένα βαρυτικό κύμα, ένα σχετικά νέο πεδίο ανακάλυψης. Τα βαρυτικά κύματα είναι αόρατοι κυματισμοί που σχηματίζονται όταν ένα αστέρι εκρήγνυται σε μια σουπερνόβα. όταν δύο μεγάλα αστέρια περιστρέφονται το ένα γύρω από το άλλο. και όταν δύο μαύρες τρύπες συγχωνεύονται. Ταξιδεύοντας με την ταχύτητα του φωτός, τα βαρυτικά κύματα συμπιέζουν και τεντώνουν οτιδήποτε βρεθεί στο πέρασμά τους.

Τα βαρυτικά κύματα προτάθηκαν από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν στη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας πριν από έναν αιώνα. Μόνο το 2015, ωστόσο, εντοπίστηκε το πρώτο βαρυτικό κύμα — από το LIGO. Έκτοτε, έχουν υπάρξει μια σειρά από μεταγενέστερες ανιχνεύσεις βαρυτικών κυμάτων.

jennifer pfautch wikipedia

Το σήμα που ανιχνεύθηκε στο LIGO και στο Virgo, όπως περιγράφεται από το LIGO Collaboration, έμοιαζε με περίπου τέσσερα σύντομα κουνήματα και διήρκεσε λιγότερο από το ένα δέκατο του δευτερολέπτου.

Από πού προέρχεται;

Η μεταγενέστερη ανάλυση έδειξε ότι το GW190521 πιθανότατα είχε δημιουργηθεί από τη συγχώνευση δύο μαύρων οπών. Το σήμα πιθανότατα αντιπροσώπευε τη στιγμή που τα δύο συγχωνεύτηκαν. Υπολογίστηκε ότι προήλθε από περίπου 17 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, και από μια εποχή που το σύμπαν ήταν περίπου η μισή του ηλικία.

Αλλά αυτά τα ευρήματα οδήγησαν σε περαιτέρω ερωτήματα. Μία από τις δύο μαύρες τρύπες που συγχωνεύονται εμπίπτει σε ένα ενδιάμεσο εύρος μάζας - μια ακατάλληλη προσαρμογή που δεν μπορεί να εξηγηθεί από την παραδοσιακή γνώση για το πώς σχηματίζονται οι μαύρες τρύπες.

hugh jackman μισθός

Γιατί είναι ασυνήθιστο;

Όλες οι μαύρες τρύπες που έχουν παρατηρηθεί μέχρι στιγμής ανήκουν σε μία από τις δύο κατηγορίες. Μια κατηγορία κυμαίνεται μεταξύ λίγων ηλιακών μαζών (μία ηλιακή μάζα είναι η μάζα του Ήλιου μας) και δεκάδων ηλιακών μαζών. Αυτά πιστεύεται ότι σχηματίζονται όταν πεθαίνουν τεράστια αστέρια.

Η άλλη κατηγορία είναι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες. Αυτά κυμαίνονται από εκατοντάδες χιλιάδες, έως δισεκατομμύρια φορές από τον ήλιο μας.

Σύμφωνα με την παραδοσιακή γνώση, τα αστέρια που θα μπορούσαν να γεννήσουν μαύρες τρύπες μεταξύ 65 και 120 ηλιακών μαζών δεν το κάνουν - αστέρια σε αυτό το εύρος ανατινάζονται όταν πεθαίνουν, χωρίς να καταρρεύσουν σε μια μαύρη τρύπα.

Αλλά στη συγχώνευση που οδήγησε στο σήμα GW190521, η μεγαλύτερη μαύρη τρύπα ήταν 85 ηλιακών μαζών—πολύ μέσα σε αυτό το απροσδόκητο εύρος, γνωστό ως χάσμα μάζας αστάθειας ζεύγους. Είναι η πρώτη ενδιάμεση μάζα μαύρη τρύπα που έχει παρατηρηθεί ποτέ. (Στην πραγματικότητα, η μικρότερη μαύρη τρύπα είναι επίσης οριακή, στις 66 ηλιακές μάζες.)

Οι δύο συγχωνεύτηκαν για να δημιουργήσουν μια νέα μαύρη τρύπα περίπου 142 ηλιακών μαζών. Ενέργεια ισοδύναμη με οκτώ ηλιακές μάζες απελευθερώθηκε με τη μορφή βαρυτικών κυμάτων, οδηγώντας στο ισχυρότερο κύμα που έχουν εντοπιστεί ποτέ από τους επιστήμονες μέχρι στιγμής.

kat Dennings εθνικότητα

Πώς θα μπορούσε να έχει σχηματιστεί η μαύρη τρύπα ασυνήθιστης μάζας;

Οι ερευνητές προτείνουν ότι η μαύρη τρύπα 85 ηλιακής μάζας δεν ήταν προϊόν ενός αστεριού που καταρρέει, αλλά ήταν η ίδια το αποτέλεσμα μιας προηγούμενης συγχώνευσης. Σχηματίστηκε από μια σύγκρουση μεταξύ δύο μαύρων οπών, είναι πιθανό ότι η νέα μαύρη τρύπα στη συνέχεια συγχωνεύτηκε με τη μαύρη τρύπα 66 ηλιακής μάζας - που οδηγεί σε βαρυτικά κύματα και το σήμα που έλαβαν το LIGO και η Virgo.

Μοιράσου Το Με Τους Φίλους Σου: