Najbardziej ekstremalny przykład precesji osi czarnej dziury, jaki kiedykolwiek wykryto
Naukowcy zidentyfikowali osobliwy ruch skręcający na orbitach dwóch zderzających się czarnych dziur, egzotyczne zjawisko przewidziane przez teorię grawitacji Einsteina.
Wizja artystyczna pary czarnych dziur emitujących fale grawitacyjne.
Źródło: Cardiff University.
Ich badania, opublikowane w Nature i prowadzone przez prof. Marka Hannama, dr. Charliego Hoya i dr. Jonathana Thompsona, donoszą, że po raz pierwszy efekt ten, znany jako precesja, został zaobserwowany w czarnych dziurach, gdzie skręcanie jest 10 miliardów razy szybsze niż w poprzednich obserwacjach.
Układ podwójny czarnych dziur został odkryty dzięki emisji przez nie fal grawitacyjnych na początku 2020 roku, przy użyciu detektorów LIGO i Virgo. Jedna z czarnych dziur, 40 razy masywniejsza od Słońca, jest prawdopodobnie najszybciej wirującą czarną dziurą, która została znaleziona dzięki falom grawitacyjnym. I w przeciwieństwie do wszystkich poprzednich obserwacji, szybko wirująca czarna dziura zniekształciła przestrzeń i czas tak bardzo, że cała orbita układu podwójnego kołysała się w przód i w tył.
Ta forma precesji jest charakterystyczna dla ogólnej teorii względności Einsteina. Wyniki te potwierdzają jej istnienie w najbardziej ekstremalnym zdarzeniu fizycznym, jakie możemy zaobserwować – zderzeniu dwóch czarnych dziur.
Bardziej przyziemnym przykładem precesji jest chwianie się wirującego bączka, który może chwiać się – lub precesować – raz na kilka sekund. Natomiast precesja w OTW jest zazwyczaj tak słabym efektem, że jest niezauważalna. W najszybszym przykładzie zmierzonym wcześniej na orbitujących gwiazdach neutronowych, zwanych pulsarami podwójnymi, precesja orbity zajęła ponad 75 lat. Podwójna czarna dziura w tym badaniu, potocznie znana jako GW200129 (nazwa pochodzi od daty jej zaobserwowania, 29 stycznia 2020 r.) precesuje kilka razy na sekundę – efekt 10 miliardów razy silniejszy niż zmierzony wcześniej.
Dr Jonathan Thompson wyjaśnił: Jest to bardzo trudny do zidentyfikowania efekt. Fale grawitacyjne są niezwykle słabe i ich wykrycie wymaga najczulszego aparatu pomiarowego w historii. Precesja jest jeszcze słabszym efektem ukrytym w i tak już słabym sygnale, więc musieliśmy przeprowadzić dokładną analizę, aby go odkryć.
Międzynarodowa sieć detektorów fal grawitacyjnych jest obecnie modernizowana i w 2023 roku rozpocznie swoje kolejne przeszukiwania Wszechświata. Prawdopodobnie znajdą one setki kolejnych zderzających się czarnych dziur i powiedzą naukowcom, czy GW200129 był rzadkim wyjątkiem, czy też znakiem, że nasz Wszechświat jest jeszcze dziwniejszy, niż sądzili.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
.jpg)
