Зліццё двух чорныя дзіркі мае тры этапы: этап натхнення, зліцця і рынгдауну. Характарыстыка гравітацыйныя хвалі выпраменьваюцца ў кожнай фазе. Апошняя фаза выкліку вельмі кароткая і кадуе інфармацыю аб уласцівасцях канчатковай чорная дзірка. Паўторны аналіз дадзеных з двайковага файла чорная дзірка падзея зліцця GW190521 упершыню прадставіла сведчанне характэрных афтэршокаў зліцця ў выглядзе дзвюх асобных слабых частот гуку, створаных выніковым сінглам чорная дзірка як ён асталяваўся да ўстойлівай сіметрычнай формы. Гэта першае выяўленне некалькіх частот гравітацыйных хваль на стадыі зніжэння кальца. Гэтак жа, як званок "звініць" некаторы час пасля таго, як затрымаўся, выніковы сінгл скажаецца чорная дзірка якія ўтвараюцца пасля зліцця «кольцы» некаторы час выпраменьваюць слабыя гравітацыйныя хвалі да дасягнення сіметрычнай стабільнай формы. І менавіта тое, як форма званка вызначае канкрэтныя частоты, з якімі звоніць звон, гэтак жа, як у адпаведнасці з тэарэмай аб адсутнасці валасоў, маса і спін чорная дзірка вызначыць частаты званкоў. Такім чынам, гэтая распрацоўка адкрывае шлях для выкарыстання частот празвону для вывучэння ўласцівасцей канчатковага чорная дзірка.
Чорныя дзіркі з'яўляюцца масіўнымі аб'ектамі з надзвычай моцнымі гравітацыйнымі палямі. Калі два на арбіце чорныя дзіркі спіралі вакол адзін аднаго і ў канчатковым выніку зліваюцца, тканіна з прастору-часы вакол іх парушаюцца, што стварае рабізна гравітацыйныя хвалі выпраменьванне вонкі. З верасня 2015 года, калі гравітацыйна-хвалевая астраномія пачалася з першага выяўлення LIGO гравітацыйныя хвалі утвораны зліццём дзвюх чорныя дзіркі 1.3 мільярда светлавых гадоў, зліваюцца чорныя дзіркі цяпер звычайна выяўляюцца амаль раз на тыдзень.
Зліццё чорныя дзіркі мае тры фазы. Калі два чорныя дзіркі шырока падзеленыя, яны павольна арбіта адзін аднаго выпраменьваючы слабыя гравітацыйныя хвалі. Двайковы файл паступова пераходзіць да ўсё меншага і меншага арбіт так як энергія сістэмы губляецца ў выглядзе гравітацыйныя хвалі. Гэта инспиральная фаза зліцця. Наступны ёсць фаза зліцця калі два чорныя дзіркі падысці дастаткова блізка, каб аб'яднацца і ўтварыць адно цэлае чорная дзірка 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 пры гэтым атрыманы сінгл скажоны чорная дзірка хутка дасягае больш устойлівай сферычнай або сфероидальной формы. 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, выніковы сінгл чорная дзірка «кольцы» некаторы час выпраменьваюць значна слабей гравітацыйныя хвалі да дасягнення сіметрычнай стабільнай формы.
Слабыя частоты множнага званка гравітацыйныя хвалі выпушчаны падчас фазы зліцця дзвюх груп чорныя дзіркі былі незаўважаныя да гэтага часу.
Даследчая група нядаўна дамаглася поспеху ў выяўленні некалькіх частот гравітацыйных хваль на стадыі зніжэння званка двайковай сістэмы чорная дзірка падзея зліцця GW190521. Яны шукалі асобныя затухаючыя тоны на частотах празвону, не ўлічваючы ніякай сувязі з частотамі і часам згасання, і дамагліся поспеху ў ідэнтыфікацыі двух рэжымаў, якія азначаюць выніковую дэфармацыю чорная дзірка выпраменьваў 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 празвону, выяўленых у выпадку зліцця, каб праверыць «тэарэму аб адсутнасці валасоў» (гэта чорныя дзіркі цалкам характарызуюцца масай і кручэннем, і ніякіх іншых «валасоў» для апісання іх асаблівасцей не патрабуецца) 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:
- 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
- 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
***
