Od czasu przełomu w astronomii fal grawitacyjnych w 2015 r. naukowcy byli w stanie wykryć kilkanaście bliskich par czarnych dziur – zwanych podwójnymi czarnymi dziurami – po ich wzajemnych kolizjach pod wpływem grawitacji. Jednak wciąż debatują nad tym, ile czarnych dziur rodzi się z gwiazd i w jaki sposób są w stanie zbliżyć się do siebie na tyle, by doszło do kolizji w ciągu życia naszego Wszechświata.
Badania naukowców z Vanderbilt University (Nashville, Tennessee) mogą dać nam sposób na znalezienie liczby dostępnych gwiazd w historii Wszechświata, które zderzają się jako podwójne czarne dziury. W przyszłości naukowcy będą mogli zinterpretować zasadniczą populację gwiazd i przetestować teorie powstawania wszystkich zderzających się czarnych dziur w historii kosmosu.
Do tej pory badacze teoretyzowali tworzenie się i istnienie par czarnych dziur we Wszechświecie, ale pochodzenie ich poprzedników, gwiazd, wciąż pozostaje tajemnicą. Przeprowadziliśmy badanie zderzeń czarnych dziur, wykorzystując dostępne dane z obserwacji astrofizycznych. Określiliśmy podstawowe ograniczenie, które mówi nam o ułamku gwiazd od początku Wszechświata mających zderzyć się jako czarne dziury – powiedział Karan Jani, astrofizyk z Vanderbilt University (Nashville, Tennessee) i główny autor artykułu.
Wykorzystując ogólną teorię względności Einsteina, która mówi nam, w jaki sposób czarne dziury wchodzą w interakcje i ostatecznie zderzają się, naukowcy wykorzystali zarejestrowane przez obserwatorium LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) zdarzenia do sporządzenia spisu zasobów czasu i przestrzeni Wszechświata w dowolnym jego punkcie. Następnie określili ograniczenia uwzględniające każdy etap procesu układu podwójnego czarnej dziury: liczbę dostępnych we Wszechświecie gwiazd, proces przekształcenia się każdej gwiazdy w pojedynczą czarną dziurę oraz wykrycie ewentualnego zderzenia tych czarnych dziur przez LIGO setki milionów lat później w postaci fal grawitacyjnych emitowanych przez uderzenie.
Z bieżących obserwacji wynika, że 14% wszystkich masywnych gwiazd we Wszechświecie ma zderzyć się jako czarne dziury. To niezwykła wydajność ze strony natury. Wskazane przez nas ograniczenia powinny pomóc badaczom w śledzeniu historii czarnych dziur, odpowiedzeniu na stare pytania i niewątpliwie w otwieraniu bardziej egzotycznych scenariuszy – dodał Jani.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej:
How many stars eventually collide as black holes? The universe has a budget for that.
Global Stellar Budget for LIGO Black Holes
Źródło: Vanderbilt University
