Przejdź do treści

Naukowcy znajdują nowe wskazówki dotyczące czarnych dziur o masach pośrednich

Wizja artystyczna przedstawiająca dwie orbitujące czarne dziury

Zespół naukowców opublikował niedawno badanie ukazujące coś nieoczekiwanego w kwestii czarnych dziur: czarne dziury o masie pośredniej z orbitalnym ruchem precesyjnym powinny być łatwiejsze do wykrycia niż te na standardowych orbitach.

Czarne dziury to obszary czasoprzestrzeni, z których nic, nawet światło, nie może się wydostać. Są to zwłoki martwych gwiazd, które zapadły się pod własnym ciężarem po wyczerpaniu całego swojego paliwa. Tak jak archeologia pomaga nam zrozumieć, jak żyły dinozaury, tak badanie czarnych dziur pomaga nam zrozumieć, w jaki sposób gwiazdy powstały, ewoluowały i umarły.

Kiedy dwie czarne dziury się zderzają, uwalniają niewiarygodne ilości energii w postaci fal grawitacyjnych, tworząc najpotężniejsze burze czasoprzestrzenne. Obserwując te fale, naukowcy mogą badać najbardziej podstawowe właściwości grawitacji.

Czarne dziury można klasyfikować według ich masy - zidentyfikowano dwa różne rodzaje: czarne dziury o masie kilkakrotnie większej niż Słońce oraz supermasywne czarne dziury, znajdujące się w centrach większości galaktyk, mające masę miliardy razy większą od Słońca.

Czarne dziury o masie pośredniej są nieuchwytnym brakującym ogniwem. Pomimo pośrednich dowodów na ich istnienie, naukowcy nie potwierdzili jeszcze jednoznacznie obserwacji tych obiektów. Znalezienie ich pomogłoby wyjaśnić tajemnicę, w jaki sposób czarne dziury o masie gwiazdowej mogą ewoluować do postaci supermasywnych czarnych dziur.

Współpracujące ze sobą zespoły LIGO i Virgo szukały kolizji czarnych dziur o masach pośrednich podczas pierwszego i drugiego cyklu obserwacyjnego, od 2015 do 2018 roku, ale niczego nie znalazły. Z drugiej strony - brak detekcji pozwala naukowcom potwierdzić, ile takich kolizji wydarzy się we Wszechświecie.

Aby to osiągnąć, naukowcy w badaniach najpierw określili możliwą do zaobserwowania odległość tych zderzeń - za pomocą symulacji superkomputera. Sygnały fali grawitacyjnej, generowane w wyniku kolizji, zostały zarejestrowane i uwzględnione w danych, aby ocenić szybkość ich odzyskiwania w algorytmach wyszukiwania.

Wykonując podobne badania, naukowcy zawsze zakładali, że zderzające się czarne dziury zbliżają się do siebie ze stałą płaszczyzną orbity. Istnieje jednak inna możliwa sytuacja, gdzie czarne dziury poruszają się po orbicie precesyjnej.

Naukowcy odkryli, że tego rodzaju kolizje można zaobserwować z większej odległości, co pozwala im lepiej ograniczyć liczbę zderzeń czarnych dziur. Oznacza to również, że te czarne dziury mogą być łatwiejsze do wykrycia, jeżeli poruszają się po orbicie precesyjnej niż te na standardowej orbicie, co czyni je lepszymi kandydatami do pierwszego wykrycia czarnych dziur o masach pośrednich.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
Scientists Find New Clues About The Cosmic Missing Link: Intermediate-Mass Black Holes

NuRIA: Numerical Relativity Injection Analysis of spinning binary black hole signals in Advanced LIGO data

Źródło: OzGrav

Na ilustracji: Wizja artystyczna przedstawiająca dwie orbitujące czarne dziury. Źródło: JOSH VALENZUELA/UNM.