Naukowcy wykryli największe w historii połączenie masywnych czarnych dziur
Naukowcy z projektu LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) wykryli połączenie najbardziej masywnych czarnych dziur, jakie kiedykolwiek zaobserwowano za pomocą fal grawitacyjnych. Potężna fuzja wytworzyła końcowy obiekt o masie około 225 razy większej niż masa Słońca. Sygnał, oznaczony jako GW231123.
.Obserwatorium fal grawitacyjnych LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), przeszło do historii w 2015 roku, kiedy badacze za jego pomocą dokonali pierwszego w historii bezpośredniego wykrycia fal grawitacyjnych. W pierwszym przypadku fale pochodziły z fuzji czarnych dziur, w wyniku której powstał obiekt o masie 62 razy większej niż masa naszej gwiazdy. Sygnał został wykryty wspólnie przez dwa detektory LIGO, z których jeden znajduje się w Livingston w Luizjanie, a drugi w Hanford w stanie Waszyngton.
LIGO połączył siły z innymi detektorami, Virgo we Włoszech i KAGRA (Kamioka Gravitational Wave Detector) w Japonii, tworząc współpracę LVK. Razem instrumenty te zaobserwowały łącznie około 300 fuzji czarnych dziur od rozpoczęcia pierwszego cyklu badawczego w 2015 roku.
Do tej pory połączenie najbardziej masywnych czarnych dziur – powstałe w wyniku zdarzenia z 2021 roku o nazwie GW190521 – miało łączną masę 140 razy większą od masy Słońca.
W niedawnym zdarzeniu GW231123 czarna dziura o masie 225 mas Słońca powstała w wyniku fuzji czarnych dziur o masach około 100 i 140 razy większych od Słońca. A oprócz dużych mas, czarne dziury również szybko wirowały.
„Jest to najbardziej masywny układ podwójny czarnych dziur, jaki zaobserwowaliśmy za pomocą fal grawitacyjnych i stanowi prawdziwe wyzwanie dla naszego zrozumienia powstawania tych obiektów. Tak masywne czarne dziury nie mogą wystąpić w standardowych modelach ewolucji gwiazd. Jedną z możliwości jest to, że dwa obiekty w tym układzie podwójnym powstały w wyniku wcześniejszego połączenia mniejszych czarnych dziur” – mówi Mark Hannam z Cardiff University.
Jak opisują astronomowie, duża masa i niezwykle szybko wirujące czarne dziury w GW231123 przekraczały granice zarówno technologii wykrywania fal grawitacyjnych, jak i obecnych modeli teoretycznych. Wyodrębnienie dokładnych informacji z sygnału wymagało poprawy modeli uwzględniających ich złożoną dynamikę.
„Czarne dziury wydają się wirować bardzo szybko – blisko granicy dozwolonej przez ogólną teorię względności Einsteina. To sprawia, że sygnał jest trudny do modelowania i interpretacji. Jest to doskonałe studium przypadku dla dalszego rozwoju naszych narzędzi teoretycznych” – wyjaśnia Charlie Hoy z University of Portsmouth.
Detektory fal grawitacyjnych, takie jak LIGO, Virgo i KAGRA, zostały zaprojektowane do pomiaru niewielkich zniekształceń czasoprzestrzeni spowodowanych gwałtownymi zdarzeniami kosmicznymi, takimi jak połączenie najbardziej masywnych czarnych dziur.
.„To połączenie najbardziej masywnych czarnych dziur jakie odkryliśmy przesuwa nasze możliwości w zakresie oprzyrządowania i analizy danych na skraj tego, co jest obecnie możliwe. To niezwykły przykład tego, jak wiele możemy się nauczyć dzięki astronomii fal grawitacyjnych i jak wiele jest jeszcze do odkrycia” – podsumowuje Sophie Bini z California Institute of Technology.
Oprac. EG
