Ученые обнаружили гравитационные волны, возникающие в результате слияния черных дыр, что указывает на то, что образовавшаяся черная дыра приняла стабильную сферическую форму. Эти волны также показывают, что составная черная дыра может быть намного больше, чем считалось ранее.
Когда 21 мая 2019 года оно было впервые обнаружено, гравитационно-волновое событие, известное как GW190521, считалось, возникло в результате слияния двух звезд. черные дырыОдна имеет массу чуть более 85 солнц, а другая — около 66 солнц. Ученые полагают, что слияние привело к созданию примерно 142 Солнечная масса Дочь черной дыры.
Однако недавно изученные пространственно-временные колебания черной дыры слияния, которые колеблются наружу, когда пустота принимает подходящую сферическую форму, похоже, указывают на то, что она более массивна, чем первоначально ожидалось. Вместо того, чтобы его масса составляла 142 массы Солнца, расчеты показывают, что его масса должна быть примерно в 250 раз больше массы Солнца. солнце.
Эти результаты могут в конечном итоге помочь ученым проводить более качественные тесты. Общая теория относительности, Альберт Эйнштейнтеория 1915 года сила тяжестиКто первым ввел понятие гравитационных волн и черных дыр. «Мы действительно исследуем здесь новый рубеж», — говорит Стивен Гиддингс, физик-теоретик из Калифорнийского университета. Об этом он заявил в своем заявлении.
Связанный: Как танцующие черные дыры подходят достаточно близко, чтобы слиться
Гравитационные волны и общая теория относительности
Общая теория относительности предсказывает, что объекты с массой искажают свою собственную ткань. космос и время — объединенные в единую четырехмерную сущность, называемую «пространством-временем», — и эта «гравитация», как мы ее воспринимаем, возникает из-за самой кривизны.
Точно так же, как шар для боулинга на резиновой подушке вызывает более сильную «вмятину», чем теннисный мяч, черная дыра вызывает большую кривизну пространства-времени, чем звезда, а звезда вызывает большую кривизну, чем планета. Фактически, черная дыра в общей теории относительности — это точка материи, настолько плотная, что она вызывает чрезвычайное искривление пространства-времени на границе, называемой Горизонт событийДаже свет не достаточно быстр, чтобы избежать внутренней вмятины.
Однако это не единственное революционное предсказание общей теории относительности. Эйнштейн также предсказал, что когда объекты ускоряются, они должны определять саму ткань пространства-времени, которая резонирует с волнами, называемыми рябью. Гравитационные волны. Опять же, чем массивнее рассматриваемые объекты, тем более экстремальным является это явление. Это означает, что когда плотные объекты, такие как черные дыры, обвивают друг друга, постоянно ускоряясь из-за своего кругового движения, пространство-время вокруг них звенит, как звонящий колокол, гудит гравитационными волнами.
Эта рябь в пространстве-времени передает угловой момент от спиралевидных черных дыр, а это, в свою очередь, заставляет взаимные орбиты черных дыр сжиматься, сближая их и увеличивая частоту испускаемых гравитационных волн. Черные дыры становятся все ближе и ближе и, наконец, сливаются, образуя новую черную дыру и посылая высокочастотный «чириканье» гравитационных волн, которое эхом разносится по Вселенной.
Но была одна вещь, в которой Эйнштейн ошибался относительно гравитационных волн. Великий физик считал, что эта рябь в пространстве-времени будет настолько слабой, что ее никогда здесь не обнаружат. Земля После путешествия через Вселенная На миллионы или даже миллиарды световых лет.
Однако в сентябре 2015 года двойные детекторы… Лазерный интерферометр Обсерватория гравитационных волн LIGO, базирующаяся в Вашингтоне, штат Луизиана, показала, что Эйнштейн ошибался. Они обнаружили GW150914, гравитационные волны, связанные со слиянием черных дыр, расположенных на расстоянии около 1,3 миллиарда человек. Световой год далеко. Сигнал гравитационной волны был обнаружен как изменение длины одного из длинных лазерных рукавов LIGO, длина которого составляет 2,5 мили (4 километра), что эквивалентно тысячной доли ширины сферы. протон.
Примечательно, что с тех пор LIGO и его коллеги-детекторы гравитационных волн Virgo в Италии и KAGRA в Японии обнаружили множество подобных событий, достигнув точки, когда они обнаруживают одно событие гравитационных волн каждую неделю. Хотя даже среди этого обилия обнаружений гравитационных волн выделяется GW190521.
Особое гравитационно-волновое событие
Частота слияния черных дыр за сигналом GW190521, расположенным на расстоянии 8,8 миллиардов световых лет от Земли, была настолько низкой, что только во время двух последних витков черной дыры частота стала достаточно высокой для наблюдения черных дыр. Достижение пределов чувствительности LIGO и Virgo.
Команда, стоящая за этим новым исследованием, которое не является частью сотрудничества LIGO/Virgo, хотела узнать, какая информация о жестоком столкновении и слиянии этих черных дыр может быть скрыта в этом сигнале.
Они обнаружили, что в момент столкновения двух черных дыр образовавшаяся черная дыра образовалась однобокой. Черные дыры стабильны только тогда, когда они имеют сферическую форму, а это означает, что в течение миллисекунд после слияния дочерняя черная дыра должна принять форму сферы.
Точно так же, как форма колокола определяет частоту, с которой он звонит, команда заявила, что по мере того, как форма этой новой черной дыры менялась и становилась стабильной, менялись и частоты излучаемых ею гравитационных волн. Эти гравитационные волны «нижнего кольца» содержат информацию о массе дочерней черной дыры, а также о скорости ее вращения.
Это означает, что гравитационные волны, порождаемые этим слиянием, предлагают ученым альтернативный способ измерения свойств сливающихся черных дыр, в отличие от традиционного метода использования гравитационных волн, возникающих в процессе аккреции.
Команда обнаружила две отдельные кольцевые частоты в сигнале гравитационной волны GW190521, которые, если рассматривать их вместе, дают образующейся черной дыре массу 250 солнечных масс. Это означает, что она намного больше, чем предполагалось с использованием спиралевидных гравитационных волн. Открытие этих гравитационных волн шокировало даже команду, стоящую за этими результатами.
«Я никогда не думал, что увижу такое измерение в своей жизни», — сказал Бадри Кришнан, соавтор исследования и физик из Университета Радбауд.
Исследование команды подробно описано в статье, опубликованной 28 ноября в журнале. Письма о физическом осмотре.
«Наркоман поп-культуры. Поклонник телевидения. Ниндзя алкоголика. Абсолютный фанат пива. Профессиональный знаток твиттера».
More Stories
Пентагон обеспокоен новыми шпионскими спутниками Илона Маска
Сверхновая, впервые замеченная в 1181 году, выпустила светящиеся нити.
Астрономы ждут, когда звезда-зомби снова взойдет