РЭКЛЯМА

Зліццё чорных дзірак: першае выяўленне некалькіх частот зніжэння гуку   

Зліццё дзвюх чорных дзірак мае тры стадыі: інспіральную фазу, фазу зліцця і фазу кальцавання. У кожнай фазе выпраменьваюцца характэрныя гравітацыйныя хвалі. Апошняя фаза празвону вельмі кароткая і кадуе інфармацыю аб уласцівасцях канчатковай чорнай дзіркі. Паўторны аналіз даных падзеі зліцця двайковых чорных дзірак GW190521 упершыню даў доказы характэрных афтэршокаў зліцця ў выглядзе дзвюх асобных слабых частот зніжэння, якія ствараюцца адзінай чорнай дзіркай, якая ўзнікла ў выніку, калі яна апускалася да стабільнай сіметрычнай формы . Гэта першае выяўленне некалькіх частот гравітацыйных хваль на стадыі зніжэння кальца. Падобна таму, як званок "звініць" некаторы час пасля таго, як затрымаўся, атрыманая адзіная скажоная чорная дзірка, якая ўтварылася пасля зліцця, "звініць" некаторы час, выпраменьваючы слабыя гравітацыйныя хвалі, перш чым набыць сіметрычную стабільную форму. І тое, як форма званка вызначае канкрэтныя частоты, з якімі званіць званок, гэтак жа, як і ў адпаведнасці з тэарэмай аб адсутнасці валасоў, маса і спін чорнай дзіркі вызначаюць частату званка. Такім чынам, гэтая распрацоўка адкрывае шлях для выкарыстання частот зніжэння кальца для вывучэння ўласцівасцей канчатковай чорнай дзіркі.  

Чорныя дзіркі - гэта масіўныя аб'екты з надзвычай моцнымі гравітацыйнымі палямі. Калі дзве арбітальныя чорныя дзіркі круцяцца вакол адна адной па спіралі і ў рэшце рэшт зліваюцца, тканіна прасторы-часу вакол іх парушаецца, што стварае рабізну гравітацыйных хваль, якія выпраменьваюцца вонкі. З верасня 2015 года, калі гравітацыйна-хвалевая астраномія пачалася з першага выяўлення LIGO гравітацыйных хваль, якія ўзніклі ў выніку зліцця дзвюх чорных дзірак на адлегласці 1.3 мільярда светлавых гадоў, чорныя дзіркі, якія зліваюцца, цяпер звычайна выяўляюцца амаль раз на тыдзень.   

Зліццё чорныя дзіркі мае тры фазы. Калі дзве чорныя дзіркі знаходзяцца на вялікай адлегласці, яны павольна круцяцца адна каля адной, выпраменьваючы слабыя гравітацыйныя хвалі. Двайковая сістэма паступова перамяшчаецца на ўсё меншыя і меншыя арбіты, калі энергія сістэмы губляецца ў выглядзе гравітацыйных хваль. Гэта инспиральная фаза зліцця. Наступны ёсць фаза зліцця калі дзве чорныя дзіркі набліжаюцца настолькі, каб зліцца ў адну чорную дзірку са скажонай формай. На гэтай стадыі выпраменьваюцца наймацнейшыя гравітацыйныя хвалі (ГВ), якія цяпер рэгулярна выяўляюцца і рэгіструюцца гравітацыйна-хвалевымі абсерваторыямі.  

За этапам зліцця варта вельмі кароткі этап, які называецца стадыя празвону у выніку чаго адзіная скажоная чорная дзірка хутка набывае больш стабільную сферычную або сфероідную форму. Гравітацыйныя хвалі выпраменьваныя ў фазе зніжэння гуку затухаюць і значна слабейшыя, чым GW, выпушчаныя ў фазе зліцця. Падобна таму, як званок "звініць" некаторы час пасля таго, як затрымаўся, у выніку адзіная чорная дзірка "звініць" некаторы час, выпраменьваючы значна больш слабыя гравітацыйныя хвалі, перш чым дасягнуць сіметрычнай стабільнай формы.  

Слабыя множныя частоты зніжэння гравітацыйных хваль, якія выдзяляюцца падчас фазы зліцця дзвюх чорных дзірак, да гэтага часу не былі выяўлены.  

Даследчая група нядаўна дамаглася поспеху ў выяўленні некалькіх частот гравітацыйных хваль на стадыі зліцця двайковай чорнай дзіркі GW190521. Яны шукалі асобныя знікаючыя тоны на частотах празвону, не ўлічваючы ніякай сувязі з частотамі і часам згасання, і з поспехам выявілі два рэжыму, якія азначаюць, што дэфармаваная чорная дзірка выпраменьвала як мінімум дзве частоты пасля зліцця. Гэта было прадказана агульнай тэорыяй адноснасці Эйнштэйна, таму вынік пацвярджае тэорыю. Акрамя таго, даследчыкі параўноўвалі частоты і час згасання двух рэжымаў зніжэння кальца, выяўленых у падзеі зліцця, каб праверыць «тэарэму аб адсутнасці валасоў» (што чорныя дзіркі цалкам характарызуюцца масай і кручэннем і ніякія іншыя «валасы» не патрэбныя для апісання іх асаблівасці) і не знайшлі нічога, акрамя агульнай тэорыі адноснасці.  

Гэта важная вяха, таму што было шырока распаўсюджана меркаванне, што назіранне за некалькімі частотамі празвону будзе немагчымым, пакуль у будучыні не з'явяцца дэтэктары гравітацыйных хваль наступнага пакалення.  

 *** 
 

Крыніцы:   

  1. Капана, кампакт-дыск і інш. 2023. Шматмодавы квазінармальны спектр узрушанай чорнай дзіркі. Агляд фізічных лістоў. т. 131, выпуск 22. 1 снежня 2023 г. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.221402  
  2. Max-Planck-Institut fürGravitationsphysik (Інстытут Альберта-Эйнштэйна), 2023. Навіны – Для каго звоніць чорная дзірка. Даступны на https://www.aei.mpg.de/749477/for-whom-the-black-hole-rings?c=26160 

*** 

Умеш Прасад
Умеш Прасад
Навуковы журналіст | Рэдактар-заснавальнік часопіса Scientific European

Падпішыцеся на нашу рассылку

Каб быць у курсе ўсіх апошніх навін, прапаноў і спецыяльных аб'яў.

Самыя папулярныя артыкулы

Цукар і штучныя падсалодвальнікаў шкодныя такім жа чынам

Апошнія даследаванні паказалі, што штучныя падсалодвальнікаў павінны ...

Пратэй: першы матэрыял, які не паддаецца рэзцы

Свабоднае падзенне грэйпфрута з 10 м не шкодзіць...
- Рэклама -
94,888Вентылятарыяк
47,774паслядоўнікіпрытрымлівацца
1,772паслядоўнікіпрытрымлівацца
30падпісчыкіпадпісвацца