Минатата година на 12 април, соработката меѓу LIGO (Обсерваторија за гравитациски бранови со ласерски интегерометар во САД) и Virgo (ласерски интерферометар за гравитациски бранови во Италија) успеа да детектира гравитациски бранови со потекло од епски судир на две црни дупки оддалечени 2,4 милијарди години. До сега ова не беше ништо невообичаено самото по себе. Но, сега астрономите откриваат дека судирот бил нешто до сега невидено. Наместо судир меѓу две црни дупки со билска маса меѓу 20 и 40 пати од онаа на сонцето, GW 190412 е резултат на судир во нееднаков двоен систем.
Врз основа на анализите на гравитациските бранови, астрономите откриле дека една од црните дупки е со околу 29,7 сончеви маси додека другата е преку три пати помала – само 8,4 сончеви маси. Во исто време ова е двоен системна црни дупки со најниска маса откриен до сега. Ова е многу возбудливо бидејки нивниот судир произвел подолг сигнал во однос на други судири што представува големо богатство на информации за истражување.
„Ниедна од овие маси е премногу изненадувачка самата по себе. Знаеме дека црните дупки ги има во овие величини. Она што е ново е соодносот на масите.“ објаснува астрономот Кристофер Бери од Северно-западниот Универзитет и LIGO во блог пост.
„Набљудувањето ни овозможува да ги тестираме нашите предвидувања за гравитациските бранови на нов начин, и е уште едно делче во загатката за разбирањето на тоа како функционираат двојните системи на црни дупки.“
Откритијата направени од страна на соработката биле презентирани на виртуелниот состанок на Американското друштво на физичари во април. Бидејки други гравитациски бранови биле создадени од страна на двојни системи на црни дупки со скоро иста маса ова може да се види и во сигналот. Кога црните дупки се со иста маса се враќаат на истата релативна позиција по секоја орбита.
Ова резултира во гравитациски бран чија фрекфренција е два пати поголема од орбиталната фрекфренција на двојниот систем, односно времето што им треба на црните дупки да направат орбита една околу друга. Но кога системот има значаен дисбаланс во масите на црните дупки орбитата е нееднаква. Ова доведува до создавање на втор гравитациски бран со помала фрекфренција. Ова е она што било видено кај судирот GW 190412 кој произвел две засебни фрекфренции, како две жици од гитара кои вибрираат истовремено. Овие фрекфренции биле раздвоени еквивалетно пет ноти – познато како перфектна петка.
Покрај тоа што се навистина импресивни овие фрекфренции му овозможиле на тимот да изведе уште еден тест за генералната релативност. Во суштина тие го раздвоиле сигналот од гравитацискиот бран на поран и подоцнежен дел и искористиле равенки базирани на генералната релативност за да ја пресметаат фрекфренцијата на едниот дел од сигналот на другиот дел.
Двете половини се поклопииле со пресметките произведувајки едни од најробустните резултати до денес за овој тест. Врз основа на невообичаениот сигнал тие направиле и уште неколку пресметки. Тие успеале да откријат дека поголемата од двете црни дупки ротирала, нешто што е многу тешко да се одреди и досега е псотигнато само за кај два судира. Кај конкретниот случај спинот бил многу голем, што представува трага за тоа како настанал еден толку нееднаков систем. Има неколку астрофизички модели за формациајта на двојни системи од црни дупки, но кај повеќето резултатот се парови со повеќе или помалку иста маса.
Најочигледниот е оној каде што во еден двоен ѕвезден систем двете ѕвезди колабираат во црни дупки. Но, се смета дека кај овие системи не може да дојде до двоен систем на црни дупки со големи разлики во масата. Возможно е црните дупки да настанале засебно пред подоцна да се најдат во заедничка орбита. Високиот спин на поголемата црна дупка сугерира дека можеби предходно се има споено со други црни дупки.
Ако системнот на црни дупки имал три или четири члена би можело поголемата да се има споено со другите. Доколку се наоѓале настрана во вселената ова спојување би довело до нарушување на системот, но има едно сценарио каде тоа би можело да се случи без тоа – во дискот околу активна супермасивна црна дупка во центарот на една галаксија.
Таму екстремната гравитациска средина би дозволила да додје до неколку последователни спојувања на црни дупки со маса од редот на ѕвезди без да бидат исфрелни од системот во процесот. Невозможно е да дознаеме во овој стадиум но соработката меѓу LIGO и Virgo прави детекции секој неколку дена па можеби нема да треба да чекаме долго за одговорот.
Превод: Максим Осман-Николов
Извор: www.sciencealert.com
