Nowe badania pozwoliły na zidentyfikowanie nietypowej kolizji czarnych dziur, w której ich trajektoria tuż przed połączeniem była wyraźnie spłaszczona. Taka ekscentryczna orbita wskazuje, że najprawdopodobniej obiekty te powstały w gęstych gromadach gwiazd lub układach potrójnych, rzucając nowe światło na ewolucję czarnych dziur w kosmosie.
Odkrycie nietypowej orbity
Zespół naukowców wykrył niedawną kolizję dwóch czarnych dziur (nazwaną GW200208_222617) za pomocą detektorów LIGO i Virgo. To jedno z zaledwie kilku zaobserwowanych zderzeń, gdzie czarne dziury zbliżały się do siebie po silnie spłaszczonej, czyli ekscentrycznej orbicie. Energia tej kosmicznej katastrofy została wyemitowana w postaci fal grawitacyjnych — zmarszczek czasoprzestrzeni przewidzianych przez Einsteina, a obecnie rejestrowanych zaawansowaną aparaturą.
Co oznacza ekscentryczność orbity?
Większość układów podwójnych czarnych dziur, które naukowcy obserwowali, zbliża się do siebie po niemal idealnie kołowych orbitach. Jednak odkryta kolizja miała wyraźnie spłaszczoną ścieżkę, co wskazuje na jej powstanie w szczególnych warunkach. Takie ekscentryczne układy najczęściej formują się w gęstych gromadach gwiazd, gdzie czarne dziury mogą interaktywnie wychwytywać się nawzajem lub w układach potrójnych, gdzie trzeci obiekt przez zaburzenia grawitacyjne powoduje wstrząsy orbitalne.
Nowe spojrzenie na narodziny czarnych dziur
Odkrycie potwierdza, że niektóre masywne czarne dziury nie powstają poprzez kolaps pojedynczej masywnej gwiazdy, lecz raczej jako wypadkowe wcześniejszych zderzeń i połączeń w gęstych środowiskach. Analiza takich nietypowych zdarzeń otwiera okno na hierarchiczne mechanizmy wzrostu czarnych dziur, pozwalając astronomom odróżnić układy powstałe w gromadach gwiazd od tych, które utworzyły się w bardziej odosobnionych warunkach.
Znaczenie dla astrofizyki
Nietypowa kolizja daje naukowcom nie tylko cenny materiał do testowania teorii ewolucji czarnych dziur, ale także pogłębia wiedzę o dynamice i populacji tych obiektów w całym kosmosie. Odkrywanie nowych mechanizmów ich powstawania, takich jak dynamiczne przechwytywanie i ekscentryczne trajektorie, pozwala lepiej rozumieć złożoność Wszechświata i przewidywać kolejne rejestracje fal grawitacyjnych.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Likely origins of black hole collision with “squashed” orbital path revealed
- GW200208_222617 as an eccentric black-hole binary merger: Properties and astrophysical implications
Źródła: Cardiff University
Na ilustracji: Wizja artystyczna zderzenia podwójnego układu czarnych dziur poruszających się po ekscentrycznej (spłaszczonej) orbicie. Źródło: Cardiff University/K. S. Isobel Romero-Shaw
