Η ανάκρουση που μεταδίδεται σε όλο το Σύμπαν, από την σύγκρουση δύο τεράστιων μαύρων τρυπών, μπορεί πλέον να ανιχνευθεί και να μετρηθεί, χρησιμοποιώντας ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων.
Αυτή ήταν και η πρώτη μέτρηση που κατέγραψε όχι μόνο την ταχύτητα με την οποία κινείται η νεοσχηματισμένη μαύρη τρύπα, αλλά και την κατεύθυνση προς την οποία κινείται, προσφέροντας ένα νέο εργαλείο για την κατανόηση των τεράστιων και βίαιων συγχωνεύσεων των μαύρων τρυπών.
Το συμβάν GW190412 του 2019, καταγράφηκε και μελετήθηκε, επιτρέποντας στους αστρονόμους να διαπιστώσουν πως η ασύμμετρη σύγκρουση ώθησε την μαύρη τρύπα σε ταχύτητες που ξεπερνούν τα 50 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο!
«Αυτό είναι ένα από τα λίγα φαινόμενα στην αστροφυσική όπου δεν ανιχνεύουμε απλώς κάτι – ανακατασκευάζουμε την πλήρη τρισδιάστατη κίνηση ενός αντικειμένου που βρίσκεται δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, χρησιμοποιώντας μόνο κυματισμούς στον χωροχρόνο», λέει ο αστροφυσικός Koustav Chandra του Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια.
«Είναι μια αξιοσημείωτη επίδειξη του τι μπορούν να κάνουν τα βαρυτικά κύματα».
Πάνω από 10 χρόνια έχουν περάσει από την πρώτη ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων. Από τότε, οι ανιχνευτές LIGO, VIGO και KAGRA έχουν καταγράψει εκατοντάδες συγκρούσεις μαύρων τρυπών σε όλο το Σύμπαν.
Τα βαρυτικά κύματα είναι σαν του κυματισμούς σε μια λίμνη, όταν πετάμε ένα βότσαλο, αν θεωρήσουμε πως η επιφάνεια της λίμνης είναι ο χωροχρόνος. Καθώς δύο μαύρες τρύπες κινούνται σπειροειδώς η μία προς την άλλη, τα αλληλοεπιδρώντα βαρυτικά πεδία τους διαταράσσουν τον χωροχρόνο, στέλνοντας κυματισμούς με την ταχύτητα του φωτός.
Αυτός ο κοσμικός χορός κορυφώνεται με ένα τεράστιο βαρυτικό κύμα, που προκλήθηκε από την βίαιη συγχώνευση των μαύρων τρυπών, σχηματίζοντας ένα νέο και ενιαίο αντικείμενο. Οι επιστήμονες μπορούν να αποκωδικοποιήσουν αυτές τις κυματώσεις, αποκαλύπτοντας τις ιδιότητες των μαύρων τρυπών, συμπεριλαμβανομένης της μάζας και του σπιν καθεμίας από τις δύο συγκρουόμενες μαύρες τρύπες, καθώς και της μάζας του τελικού συγχωνευμένου αντικειμένου.
«Οι συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών μπορούν να γίνουν κατανοητές ως μια υπέρθεση διαφορετικών σημάτων, όπως ακριβώς η μουσική μιας ορχήστρας που συνάδει με τον συνδυασμό μουσικής που παίζεται από πολλά διαφορετικά όργανα», εξηγεί ο αστροφυσικός Juan Calderon-Bustillo του Πανεπιστημίου Santiago de Compostela στην Ισπανία.
«Ωστόσο, αυτή η ορχήστρα είναι ξεχωριστή: το κοινό που βρίσκεται σε διαφορετικές θέσεις γύρω της θα ηχογραφήσει διαφορετικούς συνδυασμούς οργάνων, κάτι που τους επιτρέπει να κατανοήσουν πού ακριβώς βρίσκονται γύρω της».
Γενικότερα, τα πιο δραματικά γεγονότα στο Σύμπαν, όπως οι συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών και φυσικά οι σουπερνόβα, έχουν σαν αποτέλεσμα ένα φαινόμενο γνωστό ως «γενέθλιο λάκτισμα». Εάν το γεγονός είναι μονόπλευρο, η ενέργεια που μεταδίδεται θα είναι άνιση, δίνοντας στη νεοσχηματισμένη μαύρη τρύπα μια γιγαντιαία ώθηση προς τη μία κατεύθυνση. Για παράδειγμα μια σουπερνόβα είναι πιο ισχυρή στη μια πλευρά της, ενώ οι μάζες των δύο μαύρων τρυπών είναι εξαιρετικά άνισες.
Το 2018, ο Calderon-Bustillo και η ομάδα του, επινόησαν μια νέα μέθοδο για τη μέτρηση του γενέθλιου λακτίσματος μιας μαύρης τρύπας, από δεδομένα συγχώνευσης βαρυτικών κυμάτων, με βάση τα σπιν και τις μάζες των εμπλεκόμενων μαύρων τρυπών. Τότε, η μέθοδος απαιτούσε ένα σύνολο δεδομένων, που δεν είχαν ακόμα πληρωθεί εκείνη την εποχή. Έπρεπε να έρθει το κατάλληλο γεγονός για να μπορεί να δουλέψει η μέθοδός.
Τον Απρίλιο του 2019, μια σύγκρουση μαύρων τρυπών σε ένα εξαιρετικά ανώμαλο δυαδικό σύστημα, εντοπίσθηκε από τη συνεργασία LIGO-Virgo. Η μία από τις μαύρες τρύπες είχε μάζα 29,7 φορές τη μάζα του Ήλιου, ενώ η άλλη ήταν πάνω από τρεις φορές μικρότερη – μόλις 8,4 ηλιακές μάζες. Επιπλέον, το ελαφρύ βάρος της συγχώνευσης σήμαινε ένα πολύ μεγαλύτερο σήμα από τις πιο μαζικές συγχωνεύσεις, οι οποίες παρουσίαζαν πληθώρα δεδομένων.
Ψυχρός Πόλεμος ΗΠΑ-Κίνα και για το Διάστημα: Η NASA αποκλείει κινέζους από τις αποστολές της
Με τη νέα μέθοδο, οι επιστήμονες κατάφεραν να προσδιορίσουν τη γωνία και την ταχύτητα της σύγκρουσης με την οποία η παραγόμενη μαύρη τρύπα εκτοξεύτηκε στο Σύμπαν από την σύγκρουση. Η σύγκρουση ήταν τόσο ισχυρή, που την ώθησε να φύγει από το σφαιρικό σμήνος που βρισκόταν, δηλαδή ένα στενά συνδεδεμένο σμήνος αστέρων σε ένα γαλαξία.
Δεν γνωρίζουμε, φυσικά, αν η μαύρη τρύπα βρισκόταν σε ένα σφαιρωτό σμήνος. Η σύγκρουση και συγχώνευση των μαύρων τρυπών έλαβε χώρα 2,4 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, και τα όργανά μας δεν έχουν αρκετά υψηλή ανάλυση για να δουν ένα σφαιρωτό σμήνος τόσο μακριά. Αλλά αν ήταν, πιθανότατα έφυγε από αυτό.
«Οι συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών σε πυκνά περιβάλλοντα μπορούν να οδηγήσουν σε ανιχνεύσιμα ηλεκτρομαγνητικά σήματα – γνωστά ως εκλάμψεις – καθώς η εναπομείνασα μαύρη τρύπα διασχίζει ένα πυκνό περιβάλλον όπως ένας ενεργός γαλαξιακός πυρήνας», λέει ο αστροφυσικός Samson Leong του Κινεζικού Πανεπιστημίου του Χονγκ Κονγκ.
Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο Nature Astronomy.
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/.
