Οι μαύρες τρύπες είναι από τα πιο συναρπαστικά αντικείμενα του σύμπαντος, αλλά παραμένουν αόριστες επειδή είναι τόσο απίστευτα πυκνές και η βαρύτητά τους είναι τόσο ισχυρή που ούτε φως μπορεί να ξεφύγει από την αντίληψή τους. Για να αποκαλύψουν τις μαύρες τρύπες που κρύβονται στον κόσμο, οι ερευνητές έχουν στραφεί σε ένα αναδυόμενο πεδίο έρευνας γνωστό ως αστρονομία βαρυτικών κυμάτων.
Τα βαρυτικά κύματα είναι παραμορφώσεις ή κυματισμοί στον ιστό του χώρου και του χρόνου που παράγονται από την κίνηση τεράστιων αντικειμένων. Το 2015, οι αστρονόμοι εντόπισαν την κίνηση των βαρυτικών κυμάτων για πρώτη φορά χρησιμοποιώντας τα τηλεσκόπια του Παρατηρητηρίου βαρυτικών κυμάτων με βάση τη Γη με βάση τη Γη (LIGO) στη Λουιζιάνα και την Ουάσιγκτον. Σε αυτήν την περίπτωση, οι κυματισμοί δημιουργήθηκαν από μια βίαιη σύγκρουση δύο τεράστιων μαύρων τρυπών που είναι σε τροχιά, γνωστές ως δυαδικές μαύρες τρύπες.
Χρησιμοποιώντας το LIGO και άλλες τεχνολογίες παρατήρησης, μια νέα μελέτη στοχεύει στη ζωγραφική μιας πληρέστερης εικόνας των μαύρων οπών - ειδικά εκείνων που ανήκουν στην πιο σκοτεινή κατηγορία που είναι γνωστές ως μαύρες τρύπες ενδιάμεσης μάζας (IMBHs).
"Όταν μπήκα στο LIGO, συνειδητοποίησα ότι τα χρόνια της γενικής σχετικιστικής προσομοίωσης μαύρων τρυπών μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να αναπτύξω ένα νέο αστροφυσικό κυνήγι IMBHs", δήλωσε η Karan Jani, αστροφυσικός από το Πανεπιστήμιο Vanderbilt και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. com
Τα IMBH πέφτουν κάπου μεταξύ υπερμεγέθους - τουλάχιστον ένα εκατομμύριο φορές μεγαλύτερο από τον ήλιο μας - και αστρικές μαζικές τρύπες - μικρότερες, αλλά ακόμη πέντε έως 50 φορές μεγαλύτερες από τη μάζα του ήλιου μας.
"Τα IMBHs είναι πολύ ξεχωριστά στην εναρκτήρια δεκαετία της αστρονομίας βαρυτικού κύματος. Μεταξύ κάθε γνωστής αστροφυσικής πηγής που εκπέμπει βαρυτικά κύματα, αναφέρουμε ότι τόσο το LIGO όσο και το LISA [Laser Interferometer Space Antenna] είναι πιο ευαίσθητα στις συγχωνεύσεις IMBHs", δήλωσε ο Jani. "Με αυτά τα δύο πειράματα, μπορούμε πρακτικά να ερευνήσουμε όλα τα δυαδικά αρχεία IMBH στο σύμπαν."
Ωστόσο, οι αστρονόμοι δεν μπόρεσαν να εντοπίσουν άμεσα αυτές τις αόριστες, μεσαίου μεγέθους μαύρες τρύπες, πρόσθεσε ο Jani. Έτσι, η προσέγγισή του είναι να μελετήσει τις διαφορετικές συχνότητες βαρυτικών κυμάτων που εκπέμπονται από μαύρες τρύπες για να αποκτήσει καλύτερη κατανόηση της δραστηριότητας IMBH.
"Όπως μια συμφωνική ορχήστρα εκπέμπει ήχο σε μια σειρά συχνοτήτων, τα κύματα βαρύτητας που εκπέμπονται από μαύρες τρύπες εμφανίζονται σε διαφορετικές συχνότητες και ώρες", δήλωσε ο Jani σε δήλωση του Πανεπιστημίου Vanderbilt. "Ορισμένες από αυτές τις συχνότητες είναι εξαιρετικά υψηλού εύρους ζώνης, ενώ μερικές είναι χαμηλού εύρους ζώνης, και ο στόχος μας στην επόμενη εποχή της αστρονομίας κύματος βαρύτητας είναι να καταγράψουμε παρατηρήσεις πολλαπλών ζωνών και των δύο αυτών συχνοτήτων για να" ακούσουμε ολόκληρο το τραγούδι ", καθώς ήταν, όταν πρόκειται για μαύρες τρύπες. "
Πιστεύεται ότι οι IMBH είναι οι σπόροι από τους οποίους αναπτύσσονται υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες. Για παράδειγμα, οι μαύρες τρύπες μπορεί να αναπτυχθούν με να καταβροχθίσουν άλλες μαύρες τρύπες. Στην περιοχή της εισαγόμενης ύλης που περιβάλλει μια μαύρη τρύπα, επίσης γνωστή ως δίσκος αύξησης, οι ισχυρές βαρυτικές δυνάμεις τραβούν το κοντινό αέριο, τα αστέρια, τη σκόνη και ακόμη και άλλες μαύρες τρύπες. Κάθε υλικό που παίρνει πολύ κοντά κινδυνεύει να τραβηχτεί πέρα από τον ορίζοντα του γεγονότος - το σημείο πέρα από το οποίο δεν μπορεί να ξεφύγει από τη βαρυτική έλξη της μαύρης τρύπας
"Μόλις ένα IMBH παγιδεύσει μια άλλη μαύρη τρύπα στην περιοχή του, θα υπάρξει μια αναταραχή βαρυτικής ακτινοβολίας", δήλωσε ο Jani στο Space.com. "Το LIGO μπορεί να πιάσει αυτήν την ακτινοβολία όταν συγκρούονται αυτές οι μαύρες τρύπες."
Η προτεινόμενη αποστολή LISA - υπό την ηγεσία της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος και της NASA - θα είναι σε θέση να ανιχνεύσει και να μετρήσει με ακρίβεια τα βαρυτικά κύματα χαμηλής συχνότητας, η οποία είναι πρόκληση για τους ανιχνευτές με βάση τη Γη, λόγω της σεισμικής κίνησης του πλανήτη μας ή ακόμα και των δονήσεων από ένα πέρασμα αυτοκίνητο. Σχεδιασμένο να ξεκινήσει το 2034, η LISA θα ήταν ο πρώτος αποκλειστικός ανιχνευτής βαρυτικών κυμάτων με βάση το διάστημα.
"Με την αποστολή LISA, η μελέτη μας διαπιστώνει ότι η ακτινοβολία από IMBHs μπορεί να καταγραφεί τουλάχιστον λίγα χρόνια πριν από την μοιραία σύγκρουσή τους", δήλωσε ο Jani. "Αυτή η ακτινοβολία είναι κυριολεκτικά ο χωροχρόνος που παραμορφώνεται ακριβώς έξω από τον ορίζοντα συμβάντων των IMBH. Σε αντίθεση με ένα σήμα ραδιοφώνου ή ακτίνων Χ, η βαρυτική ακτινοβολία δεν χάνει πληροφορίες καθώς ταξιδεύει δισεκατομμύρια έτη φωτός πριν φτάσει σε μας."
Επομένως, συνδυάζοντας παρατηρήσεις από ανιχνευτές LIGO, οι οποίοι συλλαμβάνουν βαρυτικά κύματα υψηλής συχνότητας και μελλοντικούς ανιχνευτές όπως η αποστολή LISA, η οποία θα μετρήσει τα κύματα βαρύτητας χαμηλής συχνότητας, οι ερευνητές ελπίζουν να καλύψουν τα κενά στην τρέχουσα κατανόηση των μαύρων οπών.
Η μελέτη τους δημοσιεύθηκε στις 18 Νοεμβρίου στο περιοδικό Nature Astronomy.
- Εικόνες: Μαύρες τρύπες του Σύμπαντος
- Οι συγκρουόμενες μαύρες τρύπες μπορούν να τραγουδούν διαφορετικά τραγούδια βαρύτητας
- Πάρτε ένα Συμφωνικό Ταξίδι σε μια Μαύρη Τρύπα με το "Metacosmos"
