Przejdź do głównej zawartości

Nowe prawdopodobne wyjaśnienie dziwnego połączenia się czarnych dziur

Naukowcy odkrywają alternatywne wyjaśnienie niedawno ogłoszonego zdarzenia połączenia się czarnych dziur.


12 kwietnia 2019 roku LIGO i Virgo wykryły fale grawitacyjne – zmarszczki w czasoprzestrzeni – pochodzące z niezwykłego kosmicznego zdarzenia, w którym dwie czarne dziury się połączyły. W przeciwieństwie do poprzednich dziesięciu ogłoszonych tego typu zdarzeń, w których obie czarne dziury mogły mieć zbliżone lub takie same masy, w GW190412 (taką nazwę otrzymało) uczestniczyły czarne dziury o zdecydowanie różnych masach, gdzie ta cięższa była prawdopodobnie 3-4 razy masywniejsza od lżejszej.

Ponadto, w artykule opublikowanym 19 kwietnia 2020 roku podano, że co najmniej jedna z tych czarnych dziur musiała wirować. Jednak fale grawitacyjne nie pozwalają na dokładny pomiar poszczególnych spinów. Można zmierzyć tylko określoną kombinację spinu. Dlatego, aby mówić o poszczególnych spinach, należy przyjąć założenia oparte na modelach naukowych. Naukowcy informują w swoim artykule, że cięższa, pierwotna czarna dziura może wirować i że ma umiarkowany spin.

W ciągu 24 godzin od ogłoszenia odkrycia, inni naukowcy napisali dokument uzupełniający, w którym zmotywowani najlepszymi obecnie modelami ewolucji masywnych gwiazd w układach podwójnych, argumentowali, że „cięższa” czarna dziura w tym układzie bardzo powoli wiruje, podczas gdy „lżejsza” wiruje bardzo szybko, w tym samym kierunku co ruch orbitalny.

Naukowcy z drugiego zespołu twierdzą, że jeżeli izolowane pary gwiazd krążące wokół siebie rodzą łączące się czarne dziury, naturalnie tworzą pierworodne, cięższe czarne dziury, które wirują bardzo wolno. Zanim gwiazda utworzy czarną dziurę, przekształci się w olbrzyma z gazową otoczką. Kiedy tak się stanie, gwiazda zwolni. Gdy otoczka zostanie zdmuchnięta przez ekstremalne siły pływowe wywierane przez drugą gwiazdę w układzie, rdzeń centralny będzie wirował powoli aby ostatecznie zapaść się w wolno wirującą czarną dziurę.

Ten sam proces powinien dotyczyć także gwiazdy lżejszej, powstałej jako druga, która ostatecznie zapada się w lżejszą czarną dziurę. Jednak gdy druga gwiazda traci gazową otoczkę, separacja układu może być wystarczająco mała, aby umożliwić nagiemu rdzeniu gwiazdy wirowanie przez „blokowanie pływowe”.

Blokowanie pływowe ma miejsce, gdy pływy od orbitującego towarzysza wymuszają okres orbitalny obiektu w celu dopasowania go do czasu potrzebnego na pełną orbitę układu podwójnego. Ma to miejsce na przykład w przypadku zablokowania pływowego Księżyca przez Ziemię. Okres obrotu Księżyca wokół własnej osi jest równy okresowi obiegu wokół Ziemi. Dlatego też Księżyc jest zwrócony zawsze tą samą stroną do Ziemi.

Czasami zatem druga (lżejsza) czarna dziura może zwiększyć spin i wirować szybciej. Naukowcy uważają, że jest tak również w przypadku zdarzenia GW190412. Układy takie powinny także łączyć się wkrótce po powstaniu, ponieważ blokowanie pływowe nastąpi tylko w bardzo ciasnych układach podwójnych.

Chociaż trudno jest potwierdzić tę interpretację, wykrywane w przyszłości zdarzenia łączenia się czarnych dziur pozwolą na dokładniejsze sprawdzenie tego modelu.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu. Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu. Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach. Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz. W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę.

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi. Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego. „Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy. Do odkrycia naukowc

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne. Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”. Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przeds