Ένα παράξενο σήμα στο θόρυβο υποβάθρου που δημιουργείται από τη συγχώνευση δύο μαύρων τρυπών, θα μπορούσε να είναι η πρώτη ανίχνευση της ανθρωπότητας, ενός συστήματος τριών μαύρων τρυπών, που είναι κλειδωμένες σε ένα βαρυτικό χορό.
Σύμφωνα με μια νέα μελέτη, που βασίστηκε σε ανάλυση δεδομένων από τη συνεργασία LIGO-Virgo-KAGRA. Σε αυτά υπήρχε μια σύγκρουση δυαδικής μαύρης τρύπας το 2019, όμως παρουσίαζαν σημάδια μιας ανώμαλης επιτάχυνσης που υποδηλώνει την παρουσία μιας τρίτης μαύρης τρύπας.
«Αυτή είναι η πρώτη διεθνής ανακάλυψη σαφών στοιχείων για ένα τρίτο συμπαγές αντικείμενο σε ένα συμβάν συγχώνευσης δυαδικής μαύρης τρύπας», λέει ο αστρονόμος Wen-Biao Han της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών.
«Αποκαλύπτει ότι οι δυαδικές μαύρες τρύπες στο GW190814 μπορεί να μην έχουν σχηματιστεί μεμονωμένα, αλλά ήταν μέρος ενός πιο σύνθετου βαρυτικού συστήματος, προσφέροντας σημαντικές πληροφορίες για τις οδούς σχηματισμού των δυαδικών μαύρων τρυπών».
Τα βαρυτικά κύματα συγχωνεύσεων μαύρων τρυπών ανιχνεύτηκαν πρώτη φορά το 2015 και από τότε έχουμε καταγράφει περίπου 300 συγχωνεύσεις. Πρόκειται για γεγονότα όπου δυαδικές μαύρες τρύπες ολοκληρώνουν τελικά την τροχιακή τους αποσύνθεση και συγκρούονται. Με αυτό τον τρόπο συγχωνεύονται σε μια ενιαία μεγαλύτερη μαύρη τρύπα, ενώ η διαδικασία εξαπολύει βαρυτικά κύματα που διαπερνούν το ιστό του χωροχρόνου.
Οι αστρονόμοι μπορούν να αναλύσουν τα σήματα που μεταφέρουν τα βαρυτικά κύματα, ώστε να προσδιορίσουν τις μάζες των εμπλεκόμενων μαύρων τρυπών, με ορισμένες συγχωνεύσεις να υπονοούν αυτό που ονομάζουμε ιεραρχικές συγχωνεύσεις – μια σειρά συγχωνεύσεων που οδηγούν σε όλο και μεγαλύτερες μαύρες τρύπες.
Αυτό συμβαίνει επειδή οι μαύρες τρύπες με αστρική μάζα έχουν ένα ανώτερο όριο μάζας κατά τον σχηματισμό – το σημείο στο οποίο ένα τεράστιο αστέρι μετατρέπεται σε σουπερνόβα και αποβάλλει τα εξωτερικά του στρώματα, αφήνοντας έναν πυρήνα που καταρρέει υπό τη δική του βαρύτητα για να γίνει μια μαύρη τρύπα.
Πάνω από μια ορισμένη μάζα αστεριού, όλο το σύστημα απλώς εκρήγνυται ολοκληρωτικά, μαζί με τον πυρήνα και ότι περιβάλλει, αφήνοντας πίσω τους μόνο συντρίμμια. Έτσι, αν ανιχνευθεί μια μαύρη τρύπα πάνω από αυτό το όριο, οι επιστήμονες συμπεραίνουν ότι η εν λόγω μαύρη τρύπα είναι προϊόν μιας προηγούμενης συγχώνευσης.
Η GW190814 δεν περιελάβανε μαύρη τρύπα πάνω από το όριο μάζας. Αντιθέτως, μία από τις εμπλεκόμενες μαύρες τρύπες θεωρείται η μικρότερη του είδους της που έχει εντοπιστεί ποτέ, τόσο μικρή που βρίσκεται στα πρόθυρα να γίνει αστέρας νετρονίων, μόλις 2,6 φορές τη μάζα του δικού μας Ήλιου.
Η άλλη μαύρη τρύπα ήταν σημαντικά μεγαλύτερη, με 23 φορές τη μάζα του Ήλιου μας. Αυτή η αναλογία μάζας είναι εκτός αυτού που προβλέπεται για τα μοντέλα αστρικής εξέλιξης, καθώς τα δυαδικά αντικείμενα αναμένεται γενικά να αποτελούνται από δύο αντικείμενα συγκρίσιμου μεγέθους.
Μια ομάδα με επικεφαλής τον Shu-Cheng Yang της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών πιστεύει πως αυτή η αναλογία μαζών, δείχνει ένα πιο περίπλοκο παρελθόν, όπου ένα ζεύγος μαύρων τρυπών, ενώθηκαν υπό τη βαρυτική έλξη ενός μεγαλύτερους αντικειμένου, με σημαντικά μεγαλύτερη μάζα από τα άλλα δύο. Γύρω από αυτή τη μαύρη τρύπα, πιθανότατα περιστρεφόταν το δυαδικό σύστημα των μαύρων τρυπών.
Έτσι, εξέτασαν πιο προσεκτικά τα δεδομένα των βαρυτικών κυμάτων . Ένα ζεύγος μαύρων τρυπών σε τροχιά γύρω από ένα μεγαλύτερο τρίτο θα πρέπει να εμφανίζει μια επιπλέον επιτάχυνση κατά μήκος της οπτικής επαφής λόγω της τροχιακής κίνησης γύρω από την τρίτη μαύρη τρύπα . Οι ερευνητές εξέτασαν πώς θα εκδηλωνόταν αυτό και στη συνέχεια συνέκριναν το μοντέλο τους με τα δεδομένα του GW190814.
Σύμφωνα με το μοντέλο τους, εμφανίστηκε αυτή η επιτάχυνση, με 0.0015 φορές την ταχύτητα του φωτός και με επίπεδο εμπιστοσύνης 90%, δείχνοντας έτσι πως υπήρχε μια τρίτη και πολύ μεγαλύτερη, αόρατη μαύρη τρύπα.
Τα αστεροσκοπεία βαυτικών κυμάτων LIGO-Virgo-KAGRA αναμένεται να ρίξουν ακόμα περισσότερο φως στα μυστήρια των μαύρων τρυπών, μελετώντας και τα περιβάλλοντά τους, όπως επίσης και τους διαφορετικούς τρόπους με τους οποίους αλληλεπιδρούν οι μαύρες τρύπες μεταξύ τους και πως εκδηλώνονται οι συγχωνεύσεις σε όλο το σύμπαν.
Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο The Astrophysical Journal Letters.
Ακολουθήστε το Techmaniacs.gr στο Google News για να διαβάζετε πρώτοι όλα τα τεχνολογικά νέα. Ένας ακόμα τρόπος να μαθαίνετε τα πάντα πρώτοι είναι να προσθέσετε το Techmaniacs.gr στον RSS feeder σας χρησιμοποιώντας τον σύνδεσμο: https://techmaniacs.gr/feed/.
