Ile gwiazd ostatecznie zderzy się jako czarne dziury? Wszechświat ma na to ograniczenia
Od czasu przełomu w astronomii fal grawitacyjnych w 2015 roku naukowcy byli w stanie wykryć kilkanaście bliskich par czarnych dziur – zwanych podwójnymi czarnymi dziurami – po ich wzajemnych kolizjach pod wpływem grawitacji. Jednak wciąż debatują nad tym, ile czarnych dziur rodzi się z gwiazd i w jaki sposób są w stanie zbliżyć się do siebie na tyle, by doszło do kolizji w ciągu życia naszego Wszechświata.
Obiecujące nowe badanie może dać nam sposób na znalezienie liczby dostępnych gwiazd w historii Wszechświata, które zderzają się jako podwójne czarne dziury.
Badania te pomogą przyszłym naukowcom zinterpretować zasadniczą populację gwiazd i przetestować teorie powstawania wszystkich zderzających się czarnych dziur w historii kosmosu.
„Do tej pory badacze teoretyzowali tworzenie się i istnienie par czarnych dziur we Wszechświecie, ale pochodzenie ich poprzedników, gwiazd, wciąż pozostaje tajemnicą. Przeprowadziliśmy badanie zderzeń czarnych dziur, wykorzystując dostępne obecnie obserwacje astrofizyczne. W trakcie tego procesu opracowaliśmy podstawowe ograniczenie, które mówi nam o ułamku gwiazd od początku Wszechświata mających zderzyć się jako czarne dziury” – powiedział astrofizyk Vanderbilt University i główny autor badania Karan Jani.
Wykorzystując ogólną teorię względności Einsteina, która mówi nam, w jaki sposób czarne dziury wchodzą w interakcje i ostatecznie zderzają się, naukowcy wykorzystali zarejestrowane przez LIGO zdarzenia do sporządzenia spisu zasobów czasu i przestrzeni Wszechświata w dowolnym jego punkcie. Następnie opracowali ograniczenia uwzględniające każdy etap procesu układu podwójnego czarnej dziury: liczbę dostępnych we Wszechświecie gwiazd, proces przejścia każdej gwiazdy do pojedynczej czarnej dziury oraz wykrycie ewentualnego zderzenia tych czarnych dziur – wykrywanych setki milionów lat później przez LIGO jako fale grawitacyjne emitowane przez uderzenie.
„Z bieżących obserwacji wynika, że 14% wszystkich masywnych gwiazd we Wszechświecie ma zderzyć się jako czarne dziury. To niezwykła wydajność ze strony natury. Te dodatkowe ograniczenia w naszych ramach powinny pomóc badaczom w śledzeniu historii czarnych dziur, odpowiedzeniu na stare pytania i niewątpliwie otwieraniu bardziej egzotycznych scenariuszy” – dodał Jani.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
