Przejdź do głównej zawartości

Naukowcy znajdują wskazówki, jak rozszyfrować kształty czarnych dziur

Zespół naukowców zajmujący się falami grawitacyjnymi ujawnił, że kiedy dwie czarne dziury zderzają się i łączą ze sobą, powstała czarna dziura „ćwierka” nie raz, ale wiele razy, emitując fale grawitacyjne, które informują nas o jej kształcie.


Czarne dziury to jedne z najbardziej fascynujących obiektów we Wszechświecie. Na ich powierzchni, zwanej „horyzontem zdarzeń”, grawitacja jest tak silna, że nawet światło nie może z niej uciec. Zwykle czarne dziury są spokojnymi, cichymi stworzeniami, które połykają wszystko, co zbytnio się do nich zbliża. Jednak kiedy zderzają się i łączą ze sobą dwie czarne dziury, powodują jedno z najbardziej katastrofalnych zdarzeń we Wszechświecie: w ułamku sekundy rodzi się silnie zniekształcona czarna dziura a gdy osiada w swojej ostatecznej postaci, uwalnia ogromne ilości energii. Zjawisko to daje astronomom wyjątkową szansę obserwowania szybko zmieniających się czarnych dziur i badania grawitacji w jej najbardziej ekstremalnej formie.

Chociaż zderzające się czarne dziury nie emitują światła, astronomowie mogą obserwować wykryte fale grawitacyjne, które się od nich odbijają. Naukowcy spekulują, że po zderzeniu zachowanie pozostałej czarnej dziury jest kluczem do zrozumienia grawitacji i powinno zostać zakodowane w emitowanych falach grawitacyjnych.

W niedawno opublikowanym artykule zespół naukowców kierowany przez prof. Juana Calderóna Bustillo ujawnił, w jaki sposób fale grawitacyjne kodują kształt łączących się czarnych dziur, gdy lokują się one w ostatecznej formie.

Współautor pracy, Christopher Evans, mówi: „Przy użyciu superkomputerów przeprowadziliśmy symulacje zderzeń czarnych dziur, a następnie porównaliśmy szybko zmieniający się kształt pozostałej czarnej dziury z falami grawitacyjnymi, które emituje. Odkryliśmy, że sygnały te są znacznie bogatsze i bardziej złożone niż się powszechnie uważa, co pozwala nam dowiedzieć się więcej o bardzo zmieniającym się kształcie ostatecznej czarnej dziury.”

Fale grawitacyjne pochodzące ze zderzających się czarnych dziur to bardzo proste sygnały, znane jako „ćwierkanie”. Gdy dwie czarne dziury zbliżają się do siebie, emitują sygnał o rosnącej częstotliwości i amplitudzie, który wskazuje prędkość i promień orbity. Według prof. Calderóna Bustillo „wysokość i amplituda sygnału wzrasta, gdy dwie czarne dziury coraz szybciej zbliżają się do siebie. Po zderzeniu pozostała ostateczna czarna dziura emituje sygnał o stałej wysokości i malejącej amplitudzie – jak dźwięk uderzanego dzwonu.” Zasada ta jest spójna ze wszystkimi dotychczasowymi obserwacjami fal grawitacyjnych, podczas badania zderzenia „z góry”.

Jednak badanie wykazało, że dzieje się coś zupełnie innego, gdy zderzenie obserwuje się z „równika” pozostałej czarnej dziury.

„Kiedy obserwowaliśmy czarne dziury z ich równika, stwierdziliśmy, że ta pozostała czarna dziura emituje bardziej złożony sygnał, którego wysokość wzrasta i spada kilka razy, zanim umrze. Innymi słowy, czarna dziura w rzeczywistości ćwierka kilka razy” – wyjaśnia prof. Calderón Bustillo.

Zespół odkrył, że ma to związek z kształtem ostatecznej czarnej dziury, która działa jak rodzaj latarni morskiej na falach grawitacyjnych: „Kiedy dwie oryginalne, ‘macierzyste’ czarne dziury mają różne rozmiary, ostateczna czarna dziura początkowo wygląda jak kasztan. Okazuje się, że czarna dziura emituje intensywniejsze fale grawitacyjne przez swoje najbardziej zakrzywione regiony.”

Prof. Pablo Laguna zwrócił uwagę, że „podczas, gdy związek pomiędzy falami grawitacyjnymi a zachowaniem pozostałej czarnej dziury był od dawna domniemywany, nasze badanie dostarcza pierwszego wyraźnego przykładu tego rodzaju relacji.”

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. Naukowcy uważają, że źró…

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 naukowcy wykorzystali dane…

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 przedstawiona przez b…