Обяснено: Две черни дупки се сляха преди милиарди години, но сега това озадачава учените

LIGO и Virgo откриват сигнали от гравитационни вълни, освободени при сливането. Една от двете родителски черни дупки беше с необичайна междинна маса, която предизвиква традиционното научно познание. Какво обикновено се разбира и какво обяснява този необичаен размер?

Концепция на художника, илюстрираща йерархична схема за сливане на черни дупки. (Кредит: LIGO/Caltech/MIT/R Hurt [IPAC])

Преди милиарди години сблъсък между две черни дупки изпрати гравитационни вълни, които пулсират във Вселената. През 2019 г. сигналите от тези вълни бяха открит в обсерваторията на гравитационните вълни LIGO (САЩ) и детектор Virgo (Италия).

Това, което вълнува учените обаче, е масата на една от основните черни дупки, която се противопоставя на традиционните познания за това как се образуват черните дупки.

Откритието и анализът са описани в две научни статии. Един, в Писма за физически преглед , детайлизира откритието и предлага възможни начини, по които може да се е случило необичайното сливане. Другата хартия, в The Astrophysical Journal Letters , обсъжда физическите свойства на сигнала.

Какво точно беше открито?

Това беше сигнал от гравитационна вълна, сравнително ново поле на открития. Гравитационните вълни са невидими вълни, които се образуват, когато звезда експлодира в свръхнова; когато две големи звезди обикалят една около друга; и когато две черни дупки се слеят. Пътувайки със скоростта на светлината, гравитационните вълни притискат и разтягат всичко по пътя си.

Гравитационните вълни са предложени от Алберт Айнщайн в неговата Обща теория на относителността преди повече от век. Едва през 2015 г. обаче първата гравитационна вълна беше открита - от LIGO. Оттогава има редица последващи откривания на гравитационни вълни.

Сигналът, открит в LIGO и Virgo, както е описано от LIGO Collaboration, приличаше на около четири къси разклащания и продължи по-малко от една десета от секундата.

откъде дойде?

Последващият анализ предполага, че GW190521 най-вероятно е генериран от сливане на две черни дупки. Сигналът вероятно представляваше момента, в който двете се сляха. Изчислено е, че идва от около 17 милиарда светлинни години и от време, когато Вселената е била около половината от нейната възраст.

Но тези констатации доведоха до допълнителни въпроси. Една от двете сливащи се черни дупки попада в междинен диапазон на масата - несъответствие, което не може да се обясни с традиционното познание за това как се образуват черните дупки.

Защо е необичайно?

Всички наблюдавани досега черни дупки принадлежат към една от двете категории. Една категория варира между няколко слънчеви маси (една слънчева маса е масата на нашето Слънце) и десетки слънчеви маси. Смята се, че те се образуват, когато масивни звезди умрат.

Другата категория са свръхмасивни черни дупки. Те варират от стотици хиляди до милиарди пъти повече от нашето слънце.

Според традиционното знание звездите, които биха могли да родят черни дупки между 65 и 120 слънчеви маси, не правят това - звездите в този диапазон се разпадат, когато умрат, без да се срутят в черна дупка.

Но при сливането, водещо до сигнала GW190521, по-голямата черна дупка е с 85 слънчеви маси - в рамките на този неочакван диапазон, известен като масовата разлика на нестабилността на двойката. Това е първата черна дупка с междинна маса, наблюдавана някога. (Всъщност, по-малката черна дупка също е гранична, при 66 слънчеви маси.)

Двете се сляха, за да създадат нова черна дупка с около 142 слънчеви маси. Енергия, еквивалентна на осем слънчеви маси, беше освободена под формата на гравитационни вълни, което доведе до най-силната вълна, открита досега от учените.

Как може да се е образувала черната дупка с необичайна маса?

Изследователите предполагат, че черната дупка с 85 слънчева маса не е продукт на колапсираща звезда, а сама по себе си е резултат от предишно сливане. Образувана от сблъсък между две черни дупки, вероятно е новата черна дупка да се слее с черната дупка с 66 слънчева маса, което води до гравитационни вълни и сигнала, получен от LIGO и Дева.

Споделете С Приятелите Си: