Badanie spinów łączących się podwójnych czarnych dziur

Dzięki zwiększającemu się katalogowi łączących się podwójnych czarnych dziur, naukowcy mogą badać ogólne własności spinów tych układów, aby odkryć jak powstały i ewoluowały. Ostatnie prace kreślą sprzeczny obraz naszego zrozumienia wielkości i orientacji spinów łączących się czarnych dziur, wskazując na różne scenariusze ich powstawania. Ostatnie badania, opublikowane w Astrophysical Journal Letters, rozwiązały te konflikty i pozwoliły nam zrozumieć rozkład spinów w układach podwójnych czarnych dziur.

Wizualizacja układu podwójnego czarnych dziur, które mają się zderzyć.
Źródło: Mark Myers, OzGrav-Swinburne University

Powstawanie podwójnych czarnych dziur
Istnieją dwie główne drogi prowadzące do powstania podwójnej czarnej dziury: pierwsza z nich to ewolucja „izolowana”, czyli proces, w którym czarna dziura powstaje w wyniku zapadnięcia się jądra dwóch gwiazd w układzie podwójnym; druga to ewolucja „dynamiczna”, w której oddziaływania między czarnymi dziurami w gęstych gromadach gwiazd mogą prowadzić do tego, że para czarnych dziur przechwytuje się nawzajem, tworząc układ podwójny. Kanały te wykazują odrębne cechy w rozkładzie spinów łączących się podwójnych czarnych dziur.

Układy podwójne powstałe w wyniku ewolucji izolowanej mają spiny ściśle dopasowane do orbitalnego momentu pędu, podczas gdy układy powstałe dynamicznie mają spiny zorientowane losowo i mają rozkład wychyleń spinów, który jest izotropowy. W ostatnich badaniach populacji przez LIGO-Virgo, naukowcy widzieli dowody na obydwa te kanały, jednak nowsze badanie pokazało, że populacja jest zgodna tylko z kanałem izolowanym.

Ta niespójność rodzi pytanie: w jaki sposób można uzyskać różne wnioski na podstawie tej samej populacji? Odpowiedzią jest błędna specyfikacja modelu: poprzednie modele dotyczące spinów nie zostały zaprojektowane tak, aby uchwycić możliwe ostre właściwości lub podpopulacje spinów w modelu.

Wyłaniający się obraz spinów w układach podwójnych czarnych dziur
Wykorzystując katalog 44 fuzji układów podwójnych czarnych dziur, nowe badania wykazały istnienie dwóch populacji w rozkładzie spinów w układach podwójnych czarnych dziur: jednej o znikomych spinach i drugiej o umiarkowanych spinach z preferencyjnym ustawieniem względem orbitalnego momentu pędu.

Wynik ten można w pełni wyjaśnić scenariuszem powstawania izolowanego. Przodkowie większości czarnych dziur tracą swój moment pędu, gdy otoczka gwiazdowa jest usuwana przez jej gwiezdnego towarzysza, tworząc podwójne czarne dziury o znikomym spinie, podczas gdy niewielka część podwójnych czarnych dziur posiada drugą czarną dziurę jako towarzysza rozpędzaną przez oddziaływania pływowe. Badanie to otwiera wiele interesujących dróg do zbadania, na przykład, związku pomiędzy masą i spinem tych różnych podpopulacji. Badanie takich korelacji może pomóc poprawić dokładność naszych modeli i umożliwić naukowcom lepsze rozróżnienie pomiędzy różnymi ścieżkami ewolucji podwójnych czarnych dziur.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Dziwne fale radiowe wyłaniają się z kierunku centrum Galaktyki

Astronomowie potwierdzają istnienie kosmicznej super-pustki, która podważa nasze rozumienie ciemnej energii

Strumień Magellana nad Drogą Mleczną może być pięć razy bliżej niż wcześniej sądzono