4 Minuten
Naujas rekordas: stebėtas didžiausias juodųjų skylių susiliejimas visatoje
Astronomai užfiksavo neeilinį juodųjų skylių susidūrimą, kuris gali reikšmingai pakeisti mūsų žinias apie juodųjų skylių evoliuciją ir augimą visatoje. Šis įvykis, pavadintas GW 231123 pagal aptikimo datą (2023 m. lapkričio 23 d.), tapo masyviausiu kada nors gravitacinių bangų observatorijų stebėtu juodųjų skylių susiliejimu. Po šio kosminio susidūrimo susiformavusios juodosios skylės masė siekia daugiau nei 225 Saulės masių – daugiau nei bet kurio ankstesnio tokio įvykio metu užfiksuota masė.
Metamas iššūkis nusistovėjusioms juodosios skylės formavimosi teorijoms
Iki GW 231123 didžiausias juodųjų skylių susiliejimas buvo sukūręs 142 Saulės masių objektą. Šio naujo susijungimo unikalumas tas, jog abi susiliejusios juodosios skylės jau buvo peržengusios teorinę masės ribą, kuri paprastai taikoma žvaigždinės kilmės juodosioms skylėms. Pagal žvaigždžių evoliucijos modelius, tokio dydžio objektai neturėtų egzistuoti, nes labai masyvios žvaigždės turėtų susinaikinti porinės nestabilumo supernovos sprogimo metu, nepalikdamos jokio likučio.
Kardifo universiteto astronomas ir fizikas Markas Hannamas pažymi: „Tai masyviausias juodųjų skylių dvejetas, kurį aptikome gravitacinių bangų stebėjimu. Tai rimtai kvestionuoja mūsų žinias apie juodosios skylės formavimąsi – mūsų standartiniai modeliai tokių masyvių objektų nenumato. Viena iš galimų versijų – jos susiformavo per ankstesnius juodųjų skylių susiliejimus ir palaipsniui augo kelių įvykių metu.“
Gravitacinių bangų astronomijos vaidmuo
Gravitacinių bangų astronomijos era prasidėjo 2015 m., kai LIGO (Lazerinis interferometrinis gravitacinių bangų observatorius) pirmąkart užfiksavo erdvėlaikio virpesius, sukeltus tolimos juodųjų skylių sąjungos. Nuo to laiko LIGO, kartu su Virgo ir KAGRA stebėjimo stotimis, užfiksavo apie 300 juodųjų skylių susiliejimų gravitacinių bangų signalų visatoje. Analizuodami šiuos virpesius, mokslininkai nustato svarbiausias susidūrusių juodųjų skylių savybes, tokias kaip masė ar sukimasis (spin).
Nedideles arba žvaigždinės masės juodąsias skyles aptikti itin sunku, nes jos neskleidžia šviesos, kurią galėtų užfiksuoti teleskopai. Tačiau gravitacinių bangų signalai iš susidūrimų leidžia tiesiogiai įrodyti šių objektų egzistavimą ir jų savybes. Tai suteikia astronomams galimybę patikrinti bei patikslinti juodųjų skylių populiacijų ir kilmės teorijas.
Juodosios skylės masės ribų supratimas
Ypač domimasi tarpinės masės juodosiomis skylėmis – tai objektai, kurių masė gerokai viršija tipinių žvaigždžių liekanų masę. Teoriniai modeliai rodo, kad juodosios skylės, kurių masė didesnė nei 40–60 Saulės masių, negali susiformuoti tiesiogiai iš žvaigždės kolapso dėl porinės nestabilumo proceso, kai žvaigždės sprogimas nepalieka likučio. Tokie susijungimai, kaip GW 231123, kai abu objektai viršija šią ribą, išryškina daugelio kartų susidarymo procesą.
Sukimosi greitis atskleidžia juodųjų skylių kilmės paslaptis
Dar vienas svarbus aspektas – abi GW 231123 juodosios skylės sukosi beveik maksimaliu teoriniu greičiu, kas sudėtingina gravitacinių bangų signalo analizę. Didelis sukimasis gali būti ženklas, kad juodoji skylė yra ankstesnių susiliejimų produktas. Susijungus dviem juodosioms skylėms, naujasis objektas dažniausiai paveldi didelį sukimosi greitį. Analizuodami šią savybę, astronomai gali atskirti, kurios juodosios skylės susiformavo tiesiogiai iš žvaigždžių kolapso, o kurios atsirado per kelių susiliejimų grandinę.
Birmingamo universiteto fizikas Gregorio Carullo komentuoja: „Bendruomenei prireiks metų, kad detaliai išanalizuotų šio sudėtingo signalo ypatybes ir jų reikšmę. Nors tikėtinas paaiškinimas ir yra juodųjų skylių susiliejimas, galimi ir sudėtingesni scenarijai, kurie padės suprasti netikėtus rezultatus. Laukia išties įdomūs laikai!“
Supermasyvių juodųjų skylių kilmės tyrimai
GW 231123 rekordas suteikia naujų įžvalgų apie ilgalaikę paslaptį – kaip supermasyvios juodosios skylės, kurių masė siekia milijonus ar net milijardus Saulės maseių, formuojasi galaktikų centruose. Ilgą laiką mokslininkai diskutavo, ar šie kosminiai gigantai susiformuoja per milžiniškus atskirus įvykius, ar pamažu augdami per mažesnių juodųjų skylių susiliejimus. Naujausių gravitacinių bangų aptikimų analizė, tarp jų ir GW 231123, rodo, kad pakartotiniai susiliejimai yra svarbus supermasyvių juodųjų skylių augimo veiksnys visatoje.
Išvados
GW 231123 atradimas yra išskirtinis pasiekimas gravitacinių bangų moksle, verčiantis specialistus iš naujo peržiūrėti juodųjų skylių formavimosi ir evoliucijos modelius. Išskirtinė susiliejusių juodųjų skylių masė ir didelis sukimasis meta iššūkį esamoms teorijoms bei leidžia geriau suprasti, kaip dinamiškai keičiasi juodųjų skylių populiacija mūsų visatoje. Tolimesnė šio įvykio analizė žada atskleisti daugiau žinių apie paslaptingiausius kosmoso objektus ir geriau suprasti galaktikų augimo procesus per kosminius laikotarpius.
Quelle: iop
Kommentare