Črne luknje spadajo med najbolj očarljive predmete v vesolju, vendar ostajajo nedostopne, ker so tako neverjetno goste in njihova gravitacija je tako močna, da niti svetloba ne more ubežati njihovemu dojemanju. Da bi odkrili črne luknje, ki se skrivajo čez vesolje, so se raziskovalci usmerili na novo raziskovanje, znano kot astronomija gravitacijskega vala.
Gravitacijski valovi so popačenja ali valovanja v tkanini prostora in časa, ki nastanejo z gibanjem masivnih predmetov. Leta 2015 so astronomi prvič zaznali gibanje gravitacijskih valov s pomočjo teleskopov zemeljskega laserskega interferometra Gravitacijsko-valovnega observatorija (LIGO) v Louisiani in Washingtonu. V tem primeru so valovi nastali s silovitim trčenjem dveh masivnih črnih lukenj, ki krožijo okoli orbite, znanih kot binarna črna luknja.
Z uporabo LIGO in drugih tehnologij opazovanja je namen nove študije naslikati bolj popolno sliko črnih lukenj - zlasti tistih, ki spadajo v bolj prikrito kategorijo, znano kot črne luknje z vmesno maso (IMBH).
"Ko sem se pridružil LIGO, sem ugotovil, da lahko moja leta splošne relativistične simulacije črnih lukenj prinesejo nov astrofizični lov IMBH," je za Space povedal Karan Jani, astrofizik z univerze Vanderbilt in glavni avtor študije. com
IMBH spadajo nekje med supermasivne - vsaj milijon krat večje od našega sonca - in črne luknje zvezdne mase - manjše, vendar še vedno pet do 50-krat večje od mase našega sonca.
"IMBH so v posebnem desetletju astronomije gravitacijskih valov zelo posebne. Med vsakim znanim astrofizičnim virom, ki oddaja gravitacijske valove, poročamo, da sta tako LIGO kot LISA [Laser Interferometer Space Antenna] najbolj občutljiva za združitve IMBH," je dejal Jani. "S tema dvema poskusoma lahko praktično preučimo vse binarne datoteke IMBH v vesolju."
Vendar astronomi še niso uspeli neposredno zaznati teh nedostopnih črnih lukenj srednje velikosti, je dodal Jani. Tako je njegov pristop preučiti različne frekvence gravitacijskih valov, ki jih oddajajo črne luknje, da bi bolje razumeli delovanje IMBH.
"Tako kot simfonični orkester oddaja zvok skozi niz frekvenc, se tudi gravitacijski valovi, ki jih oddajajo črne luknje, pojavljajo v različnih frekvencah in časih," je Jani dejal v izjavi z univerze Vanderbilt. "Nekatere od teh frekvenc so izredno visoke pasovne širine, nekatere pa so majhne pasovne širine. Naš cilj v naslednji dobi astronomije gravitacijskega vala je zajeti večpojasna opazovanja obeh frekvenc, da bi" slišali celotno pesem ", ko gre za črne luknje. "
Za IMBH velja, da so seme, iz katerega rastejo supermasivne črne luknje. Na primer, lahko črne luknje narastejo s poševanjem drugih črnih lukenj. V območju padajoče snovi, ki obdaja črno luknjo, znano tudi kot akumulacijski disk, močne gravitacijske sile vlečejo bližnje pline, zvezde, prah in celo druge črne luknje. Vsak material, ki se preveč približa, tvega, da se vleče mimo obzorja dogodka - točke, nad katero se ne more izogniti gravitacijskemu potepu črne luknje.
"Takoj ko bo IMBH ujel še eno črno luknjo v svoji bližini, bo prišlo do vijuga gravitacijskega sevanja," je Jani povedal za Space.com. "LIGO lahko ujame to sevanje, če se te črne luknje trčijo."
Predlagana misija LISA - ki jo skupaj vodita Evropska vesoljska agencija in NASA - bo lahko zaznala in natančno izmerila nizkofrekvenčne gravitacijske valove, kar je za potresne detektorje izziv za zemeljske detektorje zaradi seizmičnega gibanja našega planeta ali celo vibracij s prehodom avto. Načrtovana za lansiranje leta 2034 bo LISA prvi namenski vesoljski detektor gravitacijskih valov.
"Z misijo LISA naša študija ugotavlja, da je sevanje iz IMBH mogoče zabeležiti vsaj nekaj let pred njihovim usodnim trkom," je dejal Jani. "To sevanje se dobesedno deformira vesolje-čas izven dogodkovnega obzorja IMBH. Za razliko od radijskega ali rentgenskega signala gravitacijsko sevanje ne izgubi informacij, saj potuje milijarde svetlobnih let, preden doseže nas."
Zato združujejo opazovanja LIGO detektorjev, ki zajemajo visokofrekvenčne gravitacijske valove, in prihodnjih detektorjev, kot je misija LISA, ki bodo merili nizkofrekvenčne gravitacijske valove, raziskovalci upajo, da bodo zapolnili vrzeli v trenutnem razumevanju črnih lukenj.
Njihova študija je bila objavljena 18. novembra v reviji Nature Astronomy.
- Slike: Črne luknje vesolja
- Trkajoče črne luknje lahko pojejo različne gravitacijske pesmi
- Pojdite na simfonično potovanje v črno luknjo z 'Metakosmosom'
