Przejdź do treści

Taniec zniszczenia: nowe spojrzenia na ekscentryczne układy podwójne czarnych dziur

img

Naukowcy ujawniają ekscentryczność układów podwójnych czarnych dziur: kształt orbity się formuje, gdy dwie czarne dziury wpadają w taniec opadając ku sobie po spirali i ostatecznie zderzając się ze sobą. Chociaż uważa się, że najczęściej występującym kształtem jest orbita kołowa, mniej więcej jedna na 20 znajduje się na ekscentrycznych orbitach o kształcie jajka, co może wskazywać na zupełnie inne historie życia układów podwójnych.

Od pierwszej detekcji fal grawitacyjnych we wrześniu 2015 roku, LIGO i Virgo ogłosiły odkrycia dziesięciu łączących się układów podwójnych czarnych dziur. W ostatniej kampanii wykryto już ponad 30 nowych detekcji.

Sygnały fal grawitacyjnych dostarczają wielu informacji na temat układów podwójnych przedzderzeniowych; jednak nikt jeszcze nie rozszyfrował, w jaki sposób czarne dziury łączą się w pary.

Nowe badanie ujawnia ważną wskazówkę, jak powstają takie układy podwójne oraz jak długo były „razem” i co się dzieje, gdy w końcu się zderzą.

W badaniu tym przeanalizowano dane z pierwszej i drugiej kampanii obserwacyjnej LIGO i Virgo, w szczególności dziesięć zderzeń czarnych dziur, które zostały potwierdzone w obu kampaniach. Naukowcy odkryli, że orbity tych wszystkich dziesięciu układów podwójnych były wyjątkowo kołowe, co jest zgodne z oczekiwaniami, że mniej więcej jedna na 20 orbit nie jest kołowa.

Obecna kampania obserwacyjna LIGO/Virgo wykryła już ponad 30 kolejnych sygnałów kolizji. Według Isobel Romero-Shaw, doktorantki OzGrav (ARC Centre of Excellence in Gravitational Wave Discovery) i pierwszej autorki pracy, duża ilość danych pochodzących z trzeciego cyklu obserwacji oznacza, że znacznie bardziej prawdopodobne jest, że zobaczymy ekscentryczne kolizje czarnych dziur, co da nam rzeczywisty wgląd w to, jak te układy się tworzą.

Według Romero-Shawa, współautora pracy, bardziej popularne kołowe orbity pochodzą od czarnych dziur, które były w układach podwójnych od kiedy były gwiazdami, zanim wybuchły i stały się czarnymi dziurami. Eric Thrane, główny inspektor OzGrav, wyjaśnia: „Te układy podwójne są jak rodzeństwo. Dorastały razem a ich orbita jest kołowa.”

Ekscentryczne orbity pojawiają się, gdy czarne dziury przypadkowo opadają pod wpływem grawitacji. Są to dojrzałe obiekty, które spotykają się ze sobą w późniejszym życiu i łączą się w pary. Ich związek orbitalny jest bardziej interesujący.

Co ważne, gdy te dwa obiekty zderzają się, kształt ich orbit oznacza, że sygnał ich fal grawitacyjnych wygląda inaczej. Wykryte eksplozje można teraz wykorzystać do retrospektywnego zbadania obiektów, które się zderzyły.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
The Dance Of Destruction: New Insights Into Eccentric Binary Black Holes

Searching for eccentricity: signatures of dynamical formation in the first gravitational-wave transient catalogue of LIGO and Virgo

Źródło: OzGrav