Naukowcy zidentyfikowali osobliwy ruch skręcający na orbitach dwóch zderzających się czarnych dziur – egzotyczne zjawisko przewidziane przez teorię grawitacji Einsteina.
W artykule opublikowanym w „Nature” opisującym badania prowadzone przez prof. Marka Hannama, dr. Charliego Hoya i dr. Jonathana Thompsona, czytamy, że efekt ten, znany jako precesja, został po raz pierwszy zaobserwowany w czarnych dziurach.
Układ podwójny czarnych dziur został odkryty dzięki emitowanym przez nie falom grawitacyjnym 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 znalezioną dzięki falom grawitacyjnym. Szybko wirująca czarna dziura zniekształciła przestrzeń i czas tak bardzo, że cała orbita układu podwójnego kołysała się w przód i w tył – nigdy wcześniej nie zaobserwowano czegoś takiego.
Ta forma precesji jest charakterystyczna dla ogólnej teorii względności Einsteina. Wyniki te potwierdzają jej prawdziwość 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 (precesować) raz na kilka sekund. Natomiast precesja w OTW jest zazwyczaj tak słaba, że staje się niezauważalna. Zaobserwowana wcześniej precesja orbity gwiazdach neutronowych, zwanych pulsarami podwójnymi, zajęła ponad 75 lat. Podwójna czarna dziura w opisywanym badaniu, znana jako GW200129 (nazwa pochodzi od daty jej zaobserwowania – 29 stycznia 2020 roku) precesuje kilka razy na sekundę – 10 miliardów razy szybciej.
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 – wyjaśnia dr Thompson.
Międzynarodowa sieć detektorów fal grawitacyjnych jest obecnie modernizowana i w 2023 roku rozpocznie kolejne przeszukiwania Wszechświata. Prawdopodobnie znajdzie setki kolejnych zderzających się czarnych dziur i okaże się, czy GW200129 był rzadkim wyjątkiem, czy też znakiem, że nasz Wszechświat jest jeszcze dziwniejszy, niż sądziliśmy.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- “Wobbling black hole” most extreme example ever detected
- General-relativistic precession in a black-hole binary
Źródło: Cardiff University
Na ilustracji: Wizja artystyczna pary czarnych dziur emitujących fale grawitacyjne. Źródło: Cardiff University
