Po raz pierwszy naukowcy uważają, że udało im się wykryć połączenie dwóch czarnych dziur o ekscentrycznych orbitach. Według pracy opublikowanej w „Nature Astronomy” przez naukowców z Rochester Institute of Technology's Center for Computational Relativity and Gravitation (CCRG) oraz University of Florida, może to pomóc wyjaśnić, dlaczego niektóre połączone czarne dziury, wykryte przez LIGO Scientific Collaboration i Virgo Collaboration, są znacznie cięższe, niż wcześniej sądzono.
Ekscentryczne orbity są oznaką, że czarne dziury mogą wielokrotnie pochłaniać inne podczas przypadkowych spotkań w obszarach gęsto zaludnionych czarnymi dziurami, takich jak centra galaktyk. Naukowcy zbadali najmasywniejszą zaobserwowaną do tej pory falę grawitacyjną, od podwójnej czarnej dziury, GW190521, aby określić, czy miały one ekscentryczne orbity.
Ocenia się, że każda z tych czarnych dziur ma masy ponad 70 razy większe od naszego Słońca, co stawia je znacznie powyżej szacowanej maksymalnej masy przewidywanej obecnie przez teorię ewolucji gwiazd – powiedział Carlos Lousto, profesor w School of Mathematical Sciences i członek CCRG. To czyni interesujący przypadek do badania jako układ podwójnych czarnych dziur drugiej generacji i otwiera na nowo możliwości scenariuszy formowania się czarnych dziur w gęstych gromadach gwiazd.
Zespół naukowców z RIT przejrzał dane, aby sprawdzić, czy czarne dziury miały bardzo ekscentryczne orbity, zanim się połączyły. Odkryli, że połączenie to jest najlepiej wyjaśnione przez model precesji o wysokiej ekscentryczności. Aby to osiągnąć, zespół przeprowadził setki nowych, pełnych symulacji numerycznych na lokalnych i krajowych superkomputerach laboratoryjnych, co zajęło prawie rok.
Stanowi to duży postęp w naszym rozumieniu tego, jak czarne dziury łączą się ze sobą – powiedziała Manuela Campanelli, profesor i dyrektor CCRG. Dzięki naszym wyrafinowanym symulacjom na superkomputerach i bogactwu nowych danych dostarczanych przez LIGO i szybko rozwijające się detektory Virgo, dokonujemy nowych odkryć na temat Wszechświata w zdumiewającym tempie.
Rozszerzenie tej analizy przez ten sam zespół wykorzystywało możliwy elektromagnetyczny odpowiednik obserwowany przez Zwicky Transient Facility do niezależnego obliczenia kosmologicznej stałej Hubble’a dla GW190521 jako połączenia dwóch czarnych dziur o ekscentrycznych orbitach. Wykazali oni doskonałą zgodność z oczekiwanymi wartościami i niedawno opublikowali swoją pracę w „Astrophysical Journal”.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- RIT scientists confirm a highly eccentric black hole merger for the first time
- Eccentricity estimate for black hole mergers with numerical relativity simulations
- Measuring the Hubble Constant with GW190521 as an Eccentric black hole Merger and Its Potential Electromagnetic Counterpart
Źródło: RIT
Na ilustracji: Wizja artystyczna dwóch czarnych dziur, które mają się zderzyć. Źródło: Mark Myers, ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav).
