Čierne diery patria medzi najzaujímavejšie objekty vo vesmíre, napriek tomu zostávajú nepolapiteľné, pretože sú tak neuveriteľne husté a ich gravitácia je taká silná, že ani svetlo nemôže uniknúť ich uchopeniu. S cieľom odhaliť čierne diery, ktoré sa skrývajú vo vesmíre, sa vedci obrátili na vznikajúce pole výskumu známeho ako gravitačná vlnová astronómia.
Gravitačné vlny sú deformácie alebo vlnky v štruktúre priestoru a času vyvolané pohybom obrovských predmetov. V roku 2015 astronómovia prvýkrát detekovali pohyb gravitačných vĺn pomocou ďalekohľadov zemského laserového interferometra (LIGO) v Louisiane a Washingtone. V tomto prípade boli vlnky vyrobené násilnou zrážkou dvoch masívnych, obiehajúcich čiernych dier známych ako binárna diera čierna.
Cieľom novej štúdie je pomocou LIGO a ďalších pozorovacích technológií namaľovať ucelenejší obraz čiernych dier - najmä tých, ktoré patria do temnejšej kategórie známej ako čierne diery strednej hmotnosti (IMBH).
„Keď som sa pripojil k LIGO, uvedomil som si, že moje roky všeobecnej relativistickej simulácie čiernych dier môžu byť privedené do vývoja nového astrofyzikálneho lovu IMBH,“ povedal pre Space Space Karan Jani, astrofyzik z Vanderbilt University a hlavný autor štúdie. com
IMBH spadajú niekde medzi supermasívne - najmenej miliónkrát väčšie ako naše slnko - a čierne diery s hviezdnou hmotnosťou - menšie, ale stále päť až päťkrát väčšie ako hmotnosť nášho slnka.
„IMBH sú v počiatočnej dekáde gravitačnej vlny veľmi zvláštne. Z každého známeho astrofyzikálneho zdroja, ktorý emituje gravitačné vlny, uvádzame, že LIGO aj LISA [Laser Interferometer Space Antenna] sú najcitlivejšie na fúzie IMBH,“ povedal Jani. „Pomocou týchto dvoch experimentov môžeme prakticky skúmať všetky binárne súbory IMBH vo vesmíre.“
Astronómovia však ešte neboli schopní priamo zistiť tieto nepolapiteľné čierne diery strednej veľkosti, dodala Jani. Jeho prístup spočíva v štúdiu rôznych frekvencií gravitačných vĺn emitovaných čiernymi dierami, aby sa lepšie porozumelo aktivite IMBH.
„Rovnako ako symfonický orchester vysiela zvuk cez celý rad frekvencií, gravitačné vlny emitované čiernymi dierami sa vyskytujú pri rôznych frekvenciách a časoch,“ uviedla Jani vo vyhlásení z Vanderbilt University. „Niektoré z týchto frekvencií sú mimoriadne širokopásmové, zatiaľ čo niektoré majú nízku šírku pásma a naším cieľom v budúcom období gravitačnej vlnovej astronómie je zachytiť viacpásmové pozorovania oboch týchto frekvencií, aby sme„ počuli celú pieseň “, to bolo, pokiaľ ide o čierne diery. ““
Predpokladá sa, že IMBHs sú semená, z ktorých vyrastajú supermasívne čierne diery. Napríklad čierne diery môžu rásť hltaním ďalších čiernych dier. V oblasti nafukovania hmoty okolo čiernej diery, známej tiež ako narastajúci disk, silné gravitačné sily vtiahnu blízky plyn, hviezdy, prach a dokonca aj ďalšie čierne diery. Akýkoľvek materiál, ktorý sa dostane príliš blízko, riskuje, že bude nakreslený za horizont udalosti - bod, za ktorým nemôže uniknúť gravitačným ťahom čiernej diery.
"Akonáhle IMBH chytí ďalšiu čiernu dieru vo svojom okolí, bude to príťažlivosť gravitačného žiarenia," povedal Jani Space.com. „LIGO môže toto žiarenie zachytiť, keď sa tieto čierne diery zrazia.“
Navrhovaná misia LISA - spoločne pod vedením Európskej vesmírnej agentúry a agentúry NASA - bude schopná odhaliť a presne zmerať nízkofrekvenčné gravitačné vlny, ktoré sú pre detektory na Zemi náročné, a to v dôsledku seizmického pohybu našej planéty alebo dokonca vibrácií spôsobených prejdením auto. LISA by mala byť uvedená do prevádzky v roku 2034 a bude prvým vyhradeným detektorom gravitačných vĺn založeným na vesmíre.
„Pri misii LISA naša štúdia zistila, že žiarenie z IMBH môže byť zaznamenané najmenej niekoľko rokov pred ich osudovou zrážkou,“ povedal Jani. „Toto žiarenie je doslova časovo deformovaný priestor mimo horizontu udalostí IMBH. Na rozdiel od rádiového alebo röntgenového signálu gravitačné žiarenie nestráca informácie, pretože prechádza miliardami svetelných rokov predtým, ako sa k nám dostane.“
Preto vedci dúfajú, že kombináciou pozorovaní z detektorov LIGO, ktoré zachytávajú vysokofrekvenčné gravitačné vlny, a budúcich detektorov, ako je napríklad misia LISA, ktorá bude merať nízkofrekvenčné gravitačné vlny, vyplnili medzery v súčasnom chápaní čiernych dier.
Ich štúdia bola publikovaná 18. novembra v časopise Nature Astronomy.
- Obrázky: Čierne diery vesmíru
- Kolízne čierne diery môžu spievať rôzne gravitačné piesne
- Zaveďte symfonickú cestu do čiernej diery s metakosmami.
