Symulacje astrofizyczne wykazały, że pola magnetyczne mogą tłumaczyć istnienie czarnych dziur o masach wcześniej uznawanych za niemożliwe. To właśnie one mogą stać za niezwykłym zjawiskiem GW231123 – kolizją dwóch gigantycznych, bardzo szybko wirujących czarnych dziur.
W 2023 roku detektory LIGO-Virgo-KAGRA zarejestrowały potężne zderzenie dwóch czarnych dziur o łącznej masie i prędkości obrotu, które zadziwiły naukowców. Takie obiekty, mieszczące się w tak zwanej „luki masowej” między 70 a 140 mas Słońca, nie powinny w ogóle istnieć.
Zespół astrofizyków z Centrum Astrofizyki Obliczeniowej (CCA) Instytutu Flatiron, kierowany przez Ore’a Gottlieba, przeprowadził serię zaawansowanych symulacji komputerowych, które śledziły ewolucję masywnych gwiazd od narodzin po ich eksplozję w supernowych. Badacze wzięli pod uwagę czynnik wcześniej pomijany — pola magnetyczne.
Okazało się, że w obecności silnych pól magnetycznych część materii z zapadającej się gwiazdy zostaje wyrzucona z ogromną prędkością, zanim zdąży wpaść do tworzącej się czarnej dziury. Gdy rotacja gwiazdy i pole magnetyczne są na odpowiednim poziomie, powstała czarna dziura ma znacznie mniejszą masę — właśnie taką, jaką zaobserwowano w przypadku GW231123, odległego o około 7 miliardów lat świetlnych.
Według Gottlieba odkrycie to ujawnia fundamentalny związek między masą, a spinem czarnych dziur: silniejsze pola magnetyczne mogą tworzyć lżejsze i wolniej wirujące obiekty, podczas gdy słabsze pozwalają powstać cięższym i szybszym. Przewidywaną sygnaturą tego procesu mogą być krótkie rozbłyski gamma, które przyszłe teleskopy będą mogły rejestrować.
Nowe badania rzucają światło na złożone procesy towarzyszące śmierci najmasywniejszych gwiazd i pomagają zrozumieć, jak we Wszechświecie powstają najbardziej ekstremalne obiekty.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Mysterious ‘Impossible’ Merger of Two Massive Black Holes Explained
- Wkręcanie się w szczelinę: kolaps horyzontu prostego jako źródło GW231123 z kompleksowych symulacji magnetohydrodynamicznych ogólnej teorii względności
Źródło: Simons Foundation
Na ilustracji: Zdjęcie z symulacji komputerowej powstawania i ewolucji czarnej dziury. Źródło: Ore Gottlieb/Fundacja Simonsa
