Czarne dziury: Tworzą pary, choć do siebie nie pasują. Hierarchia jednak w ich związkach obowiązuje
Naukowcy uważają, że większość czarnych dziur powstaje wtedy, gdy umiera gwiazda, a jej jądro się zapada. Podobnie jest w przypadku układów podwójnych czarnych dziur – par, które obiegają się wzajemnie, powoli się do siebie zbliżając. Pary te są często pozostałościami gwiazd, które żyły razem, razem umarły i nadal współistnieją po kolapsie. W końcu zbliżają się do siebie na tak, by połączyć się w jedną, szybciej rotującą czarną dziurę, która czasami zostaje wyrzucona w przestrzeń kosmiczną.
Obecnie wiadomo, że te wirujące single mogą ponownie napotkać swoją miłość. Najnowsze badania wskazują, że wiele par czarnych dziur to tzw. fuzje hierarchiczne – jedna duża, szybko wirująca czarna dziura powstała w wyniku wcześniejszej fuzji oraz partner w jakiś sposób odnaleziony w kosmosie. Naukowcy twierdzą, że ten obraz historii formacji czarnych dziur może pomóc wyjaśnić procesy fizyczne zachodzące w supernowych i ewolucję galaktyk. Znajomość tego, jak powstają i zmieniają się czarne dziury, ma również kluczowe znaczenie dla zrozumienia ogólnej teorii względności i historii Wszechświata.
W dwóch pracach, które ukazały się niedawno w „Physical Review Letters”, autorzy opisują, w jaki sposób wykorzystali opublikowane dane z Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), które śledzi czarne dziury będące w trakcie łączenia się na podstawie generowanych przez nie zaburzeń czasoprzestrzeni, oraz dane z innych obserwatoriów, aby zidentyfikować tę subpopulację. Każdy z zespołów zastosował inną technikę do określenia masy, prędkości obrotowej i nachylenia osi rotacji czarnych dziur, przy czym oba zidentyfikowały odrębną grupę podwójnych czarnych dziur, które wykazują „wyraźne oznaki” hierarchicznego łączenia się – jeden ze składników pary jest znacznie większy, rotuje szybciej i krąży po orbicie niepokrywającej się z orbitą partnera.
„Przynajmniej znajdujemy dowody na to, że w zbiorze danych występują te szybko wirujące i osobliwie nachylone czarne dziury, a najprostszym sposobem interpretacji tego zjawiska, zgodnie z brzytwą Ockhama, jest założenie, że prawdopodobnie powstały w wyniku wcześniejszych fuzji” – mówi Cailin Plunkett, główna autorka jednej z najnowszych prac i doktorantka w Massachusetts Institute of Technology. Wyniki jej badań wskazują, że około 14% par czarnych dziur może stanowić fuzje hierarchiczne.
Fizycy przewidywali już wcześniej, że potomstwo fuzji czarnych dziur w gęstych środowiskach gwiezdnych znajdzie w przyszłości własnych partnerów do połączenia się w pary. A ich odmienna historia astrofizyczna sprawi, że będą one zachowywać się „w dziwny i niesamowity sposób” – co naukowcy właśnie zaobserwowali, mówi Paul Lasky, astrofizyk z Monash University w Melbourne i współautor drugiej z tych najnowszych prac.
Fakt, że dwie różne techniki badawcze dostarczyły dowodów na takie pochodzenie czarnych dziur, jest „konkretnym przykładem tego, jak astrofizyka robi postępy”, mówi Maximiliano Isi, astrofizyk z Columbia University, który nie brał udziału w ani jednym, ani drugim badaniu, lecz w przeszłości pracował z danymi z LIGO. „To trochę tak, jak gdyby próbować coś zobaczyć przed sobą na drodze podczas mgły – mówi Isi. – Wszyscy mrużymy oczy na różne sposoby, patrzymy pod różnymi kątami i próbujemy ustalić, jak wygląda okolica, a nasze spostrzeżenia składają się w elegancki obraz, który częściowo pokrywa się z przewidywaniami teoretycznymi”.
Dziękujemy, że jesteś z nami. To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.