Magyarázat: Két fekete lyuk évmilliárdokkal ezelőtt egyesült, de ez most zavarba ejti a tudósokat
A LIGO és a Virgo érzékeli az egyesülés során felszabaduló gravitációs hullámok jeleit. A két szülő fekete lyuk közül az egyik szokatlan közepes tömegű volt, ami megkérdőjelezi a hagyományos tudományos ismereteket. Mit értünk általában, és mi magyarázza ezt a szokatlan méretet?
A fekete lyukak egyesítésének hierarchikus sémáját illusztráló művész koncepciója. (Jóváírás: LIGO/Caltech/MIT/R Hurt [IPAC]) Évmilliárdokkal ezelőtt két fekete lyuk ütközése gravitációs hullámokat indított el az univerzumban. 2019-ben ezek a hullámok jelek voltak a gravitációs hullámok obszervatóriumában észlelték LIGO (Egyesült Államok) és a Virgo detektor (Olaszország).
Ami azonban izgalomba hozta a tudósokat, az az egyik eredeti fekete lyuk tömege, amely ellentmond a fekete lyukak keletkezésének hagyományos ismereteinek.
A felfedezést és az elemzést két kutatási cikk ismerteti. Egy, be Fizikai áttekintő levelek , részletezi a felfedezést, és javaslatot tesz a szokatlan egyesülés lehetséges módjaira. A másik papír, be Az Astrophysical Journal Letters , a jel fizikai tulajdonságait tárgyalja.
Mit észleltek pontosan?
Ez egy gravitációs hullám jele volt, amely egy viszonylag új felfedezési terület. A gravitációs hullámok láthatatlan hullámok, amelyek akkor keletkeznek, amikor egy csillag felrobban egy szupernóvában; amikor két nagy csillag kering egymás körül; és amikor két fekete lyuk egyesül. A fénysebességgel haladva a gravitációs hullámok mindent összenyomnak és kinyújtanak az útjukba kerülő tárgyakon.
A gravitációs hullámokat Albert Einstein javasolta az Általános relativitáselméletben több mint egy évszázaddal ezelőtt. Az első gravitációs hullámot azonban csak 2015-ben észlelték – a LIGO segítségével. Azóta számos későbbi gravitációs hullám detektálásra került sor.
A LIGO-nál és a Virgo-nál észlelt jel, ahogy azt a LIGO Collaboration leírta, körülbelül négy rövid mozgásra emlékeztetett, és kevesebb mint egytized másodpercig tartott.
Honnan jött?
A későbbi elemzés arra utalt, hogy a GW190521 nagy valószínűséggel két fekete lyuk egyesüléséből jött létre. A jel valószínűleg azt a pillanatot jelentette, amikor a kettő egyesült. A számítások szerint nagyjából 17 milliárd fényévnyi távolságból származott, és abból az időből, amikor az univerzum körülbelül felével korosabb volt.
De ezek a megállapítások további kérdésekhez vezettek. A két összeolvadó fekete lyuk közül az egyik egy közepes tömegtartományba esik – ez a hibás illeszkedés nem magyarázható a fekete lyukak keletkezésének hagyományos ismeretével.
Miért szokatlan?
Az összes eddig megfigyelt fekete lyuk két kategória valamelyikébe tartozik. Az egyik kategória néhány naptömeg (egy naptömeg a mi Napunk tömege) és több tíz naptömeg között mozog. Úgy gondolják, hogy ezek akkor keletkeznek, amikor a hatalmas csillagok meghalnak.
A másik kategória a szupermasszív fekete lyukak. Ezek több százezertől, a mi napunknál több milliárdszorosig terjednek.
A hagyományos ismeretek szerint azok a csillagok, amelyek 65 és 120 naptömeg közötti fekete lyukakat szülhetnének, nem teszik ezt – az ebbe a tartományba tartozó csillagok szétrobbannak, amikor meghalnak, anélkül, hogy fekete lyukba zuhannának.
De a GW190521 jelhez vezető egyesülés során a nagyobb fekete lyuk 85 naptömegű volt – jóval ezen a váratlan tartományon belül, amelyet pár instabilitási tömegrésnek neveznek. Ez a valaha megfigyelt első közepes tömegű fekete lyuk. (Valójában a kisebb fekete lyuk is határvonal, 66 naptömegnél.)
A kettő egyesült, és egy körülbelül 142 naptömegű új fekete lyukat hozott létre. Nyolc naptömegnek megfelelő energia szabadult fel gravitációs hullámok formájában, ami a tudósok által eddig észlelt legerősebb hullámhoz vezetett.
Hogyan keletkezhetett a szokatlan tömegű fekete lyuk?
A kutatók szerint a 85 naptömegű fekete lyuk nem egy összeomló csillag terméke, hanem maga egy korábbi egyesülés eredménye. A két fekete lyuk ütközésének eredményeként létrejött új fekete lyuk valószínűleg egyesült a 66 naptömegű fekete lyukkal, ami gravitációs hullámokhoz és a LIGO és a Virgo által vett jelhez vezet.
Oszd Meg A Barátaiddal:
