За прв пат, астрономите видоа краток блесок од светлина кој доаѓаше од судир на две црни дупки. Црните дупки се сретнале и се соединиле на оддалеченост од 7,5 милијарди светлосни години од нас во вител од жешка, ротирачка материја која кружи околу поголема супермасивна црна дупка.
Уметнички приказ на супермасивна црна дупка заедно со две помали црни дупки во диск од гас. Заслуги: Caltech/R. Hurt/IPAC
Хоризонт на настани на една црна дупка е точката после која гравитацијата е толку моќна што дури и светлината не може да и избега. Па токму околу еден ваков хоризонт на настани, кружи и овој вртлог, познат како акрециски диск.
Ова е и причината поради која научниците никогаш претходно немаа видено судир на две црни дупки. Поради недостигот од светлина, единствен начин за да ги идентифицираме ваквите судири е преку детектирање на гравитациските бранови, односно разбранувањето во простор-времето предизвикано од масивните објекти.
Уметнички приказ на брзоротирачка супермасивна црна дупка околу која се наоѓа акрециски диск. Главни карактеристики се означени со стрелките. Заслуги: ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser; Business Insider
Овој феномен прв го предвиде Алберт Ајнштајн, но дури ни самиот тој не веруваше дека некогаш ќе биде возможно да се детектираат гравитациски бранови. Просто кажано, ваквите бранови се премногу слаби да се детектираат покрај целата врева и вибрации на Земјата.
Еден цел век мислевме дека Ајнштајн е во право. Но во 2015 година, два уреди од епски големини во Вашингтон и Луизијана ги детектираа првите гравитациски бранови – сигнали од спојувањето на две црни дупки на некои 1,3 милијарди светлосни години.
Откритието отвори едно сосема ново поле на истражување во астрономијата, а воедно научниците кои го започнаа овој проект наречен Ласерска Интерферометарска Опсерваторија за Гравитациони Бранови (анг. Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory – LIGO), добија и Нобелова награда.
Сега за прв пат, научниците поврзаа гравитациски бранови од судир на две црни дупки со еден електромагнетен извор на светлина. Со оглед на тоа дека црните дупки не емитираат светлина, се сметаше дека вакво нешто е сосема невозможно.
Научниците веруваат дека штом двете црни дупки се соединилие, силите од судирот влијаеле врз новата црна дупка и резултирале со испукување со голема брзина на истата низ гасот во акрецискиот диск околу супермасивната црна дупка.
„Светлиот блесок, видлив со телескопите е всушност креиран како резултат на движењето со огромна брзина на новата црна дупка низ гасот во акрецискиот диск,“ изјави Бери МекКернен, астроном во Институтот за Технологија во Калифорнија и дел од тимот кој ја детектираше оваа светлосна појава.
Истражувачите очекуваат дека во наредниот период од неколку години ќе видат уште еден блесок од истата црна дупка, кога таа повторно ќе влезе во акрецискиот диск.
„Причината поради која треба да продолжиме да ги бараме овие блесоци е толку важна што ни помага да ги одговориме најважните прашања во областа на астрофизиката и космологијата. Доколку успееме повторно да детектираме светлина од соединувањето други црни дупки, ќе можеме да откриеме од каде доаѓаат и да дознаеме повеќе за нивното потекло,“ вели ко-авторот Манси Казливал, асистент по астрономија на Caltech.
Спектакуларен блесок се совпадна со гравитациските бранови
LIGO опсерваториите во САД, како и Virgo во Италија, детектираа гравитациски бранови во Мај 2019 година.
Само неколку дена подоцна, телескопите во опсерваторијата Паломар во близина на Сан Диего детектираа светол блесок кој доаѓа од истата точка во Универзумот.
Подоцна истражувачите од Caltech ги разгледаа архивираните снимки токму од тој регион на небото и го забележаа блесокот. Во следниот период од еден месец, светлината полека бледнееше. Временскиот период и локацијата се совпаѓа со LIGO набљудувањата.
„Оваа супермасивна црна дупка со години беше вознемирена,“ вели Метју Грам, професор по астрономија на Caltech и главен автор на истражувањето.
„Во нашето истражување, заклучивме дека најверојатната причина за блесокот е соединување на црни дупки, но не можеме комплетно да изоставиме некои други сценарија.“
Сепак, научниците ја отфрлаат можноста дека светлосниот блесок е резултат на рутински експлозии во акрецискиот диск на супермасивната црна дупка, бидејќи пред овој настан, дискот беше релативно мирен цели 15 години.
„Супермасивните црни дупки како оваа постојано емитираат блесоци. Тие не се некои особено тивки објекти. Она што го прави овој блесок спектакуларен е времето, големината и локацијата,“ вели Казливал
На оваа слика е прикажана компјутерска симулација на еден од најнасилните настани во Универзумот: судир на две неутронски ѕвезди и соединување во црна дупка. Заслуги: NASA Goddard
На кој принцип работи LIGO?
LIGO и Virgo се состојат од две раце од по 4 километри. Детекторот зрачи ласерски зрак и го дели на два. вака поделените зраци се испраќаат низ цевките во рацете. Рацете се потполно идентични и нормално поставени една со друга, односно под агол од 90 степени.
Зраците се одбиваат од огледалата и се враќаат кај уредот кој го дели првичниот зрак. Доколку се е мирно, зраците се враќаат со иста должина и се подредуваат на тој начин што се поништуваат еден со друг.
Кога некој гравитациски бран ќе помине низ Земјата, тој го изобличува време-просторот, односно за многу кратко време ја прави едната рака подолга, а другата пократка. Се додека бранот минува низ Земјата, рацете постојано се развлекуваат и збиваат. Во тој случај, зраците не се враќаат со иста должина и не се неутрализираат, па детекторот ја регистрира оваа светлина.
Мерењето на овие промени во светлоста им овозможува на физичарите да детектираат и да набљудуваат гравитациски бранови кои минуваат низ Земјата.
На овој начин опсерваториите го детектираа соединувањето на две неутронски ѕвезди во Октомври 2017 година, но и како што мислат научниците, црната дупка која голташе неутронска ѕвезда во Август 2019. Вкупниот број на гравитациски бранови кои ги детектираат опсерваториите е поголем од 30.
Уште една нова опсерваторија за гравитациски бранови ќе им биде од огромна корист на научниците да детектираат насилни вселенски судири.
Научниците очекуваат повеќе вакви откритија во иднина, особено по започнувањето со работа на новата подземна опсерваторија за гравотациони бранови во рудникот Камиока во Јапонија (анг. Kamioka Gravitational-wave Detector – KAGRA)
Користејќи ги KAGRA, LIGO и Virgo, научниците очекуваат да ја дознаат локацијата на масивните судири со три пати поголема сигурност. Ваквата сигурност ќе им овозможи на телескопите да ги потврдат судирите одговорни за гравитациските бранови и да ја детектираат светлината која се емитира од нив.
„Новата мрежа ќе може да детектира и до 100 судири годишно,“ смета Вики Калогера, астрофизичар во Северозападниот Универзитет и дел од тимот на LIGO.
Како што растечката глобална мрежа за гравитациски бранови детектира се повеќе и повеќе судири со се поголема и поголема прецизност, така и научниците ќе можат да научат повеќе за природата на масивните соединувања.
Превод: Теодор Ангеловски
Извор: sciencealert.com
