REKLÁM

Fekete lyuk egyesülés: a többszörös lecsengési frekvenciák első észlelése   

Két fekete lyuk egyesülésének három szakasza van: inspirációs, egyesülési és lefutási fázis. Mindegyik fázisban jellegzetes gravitációs hullámokat bocsátanak ki. Az utolsó lecsengési fázis nagyon rövid, és információkat kódol a végső fekete lyuk tulajdonságairól. A GW190521 bináris fekete lyuk egyesülési esemény adatainak újraelemzése első ízben szolgáltatott bizonyítékot az egyesülés jellegzetes utórengésére, két különálló halvány csengési frekvencia formájában, amelyeket a létrejövő egyetlen fekete lyuk generált, miközben stabil szimmetrikus formába rendeződött. . Ez a többszörös gravitációs hullám frekvenciájának első észlelése a csengési szakaszban. Csakúgy, mint egy harang "cseng" egy ideig, miután elakadt, az így létrejövő egyetlen torz fekete lyuk az egyesülés után keletkezett, és egy ideig halvány gravitációs hullámokat bocsát ki, mielőtt szimmetrikusan stabil formát öltött volna. És éppen a harang alakja határozza meg a harang megszólalásának specifikus frekvenciáit, hasonlóan, a no-hair tétel szerint a fekete lyuk tömege és spinje határozza meg a lecsengési frekvenciákat. Ezért ez a fejlesztés megnyitja az utat a lecsengési frekvenciák használatához a végső fekete lyuk tulajdonságainak tanulmányozására.  

A fekete lyukak hatalmas objektumok rendkívül erős gravitációs mezőkkel. Amikor két keringő fekete lyuk spirálisan egymás körül kering, és végül egyesül, a körülöttük lévő téridő szövete felborul, ami kifelé sugárzó gravitációs hullámokat hoz létre. 2015 szeptembere óta, amikor a gravitációs hullámcsillagászat megkezdődött azzal, hogy a LIGO először észlelte a gravitációs hullámokat, amelyeket két, 1.3 milliárd fényévnyire lévő fekete lyuk összeolvadása generál, az egyesülő fekete lyukakat ma már rutinszerűen szinte minden héten észlelik.   

Egyesülése fekete lyukak három fázisa van. Ha a két fekete lyuk egymástól távol van, lassan egymás körül keringenek, gyenge gravitációs hullámokat bocsátva ki. A bináris fokozatosan egyre kisebb pályákra mozog, ahogy a rendszer energiája elvész gravitációs hullámok formájában. Ez inspirációs fázis az összeolvadásról. A következő az egyesülési szakasz amikor a két fekete lyuk elég közel kerül ahhoz, hogy egyesüljenek és egyetlen, torz alakú fekete lyukat alkossanak. Ebben a szakaszban a legerősebb gravitációs hullámokat (GW) bocsátják ki, amelyeket a gravitációs hullámok megfigyelőközpontjai ma már rutinszerűen észlelnek és rögzítenek.  

Az egyesülési szakaszt egy nagyon rövid szakasz követi, ún ringdown szakasz ahol a létrejövő egyetlen torzított fekete lyuk gyorsan eléri a stabilabb gömb vagy gömb alakú formát. Gravitációs hullámok a lecsengési fázisban kibocsátott GW-k csillapítottak és sokkal halványabbak, mint az egyesülési fázisban kibocsátott GW-k. Ahogy egy harang „cseng” egy ideig, miután elakadt, az így létrejövő fekete lyuk „cseng” egy ideig, sokkal halványabb gravitációs hullámokat bocsátva ki, mielőtt szimmetrikusan stabil formát hozna létre.  

A két fekete lyuk egyesülésének legyűrűzési fázisa során felszabaduló gravitációs hullámok halvány többszörös lecsengési frekvenciáját eddig nem észlelték.  

Egy kutatócsoport a közelmúltban sikeresen észlelte a gravitációs hullámok többszörös frekvenciáját a GW190521 bináris fekete lyuk egyesülési esemény ringdown szakaszában. Egyedi elhalványuló hangokat kerestek a lecsengési frekvenciákban anélkül, hogy a frekvenciákkal és a csillapítási időkkel bármilyen összefüggést figyelembe vettek volna, és sikeresen azonosítottak két módot, amelyekből az eredő deformált fekete lyuk legalább két frekvenciát bocsát ki az egyesülés után. Ezt Einstein általános relativitáselmélete jósolta meg, így az eredmény megerősíti az elméletet. Ezenkívül a kutatók összehasonlították az egyesülés során talált két lecsengési mód frekvenciáját és csillapítási idejét, hogy teszteljék a „nem hajszál-tételt” (a fekete lyukakat teljes mértékben a tömeg és a spin jellemzi, és nincs szükség más „szőrre” annak leírásához. jellemzői) és az általános relativitáselméleten kívül semmit sem találtak.  

Ez mérföldkő, mert széles körben úgy gondolták, hogy a többszörös lecsengési frekvenciák megfigyelése nem lesz lehetséges, mielőtt a jövőben elérhetővé válnak a következő generációs gravitációs hullámdetektorok.  

 *** 
 

Források:   

  1. Capano, CD et al. 2023. Multimódusú kvázinormális spektrum egy zavart fekete lyukból. Fizikai áttekintő levelek. Vol. 131, 22. szám, 1. december 2023. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.221402  
  2. Max-Planck-Institut fürGravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut), 2023. Hírek – Kinek gyűrűzik a fekete lyuk. Elérhető https://www.aei.mpg.de/749477/for-whom-the-black-hole-rings?c=26160 

*** 

Umesh Prasad
Umesh Prasad
Tudományos újságíró | A Scientific European folyóirat alapító szerkesztője

Iratkozzon fel hírlevelünkre

A legfrissebb hírekkel, ajánlatokkal és külön értesítésekkel kell frissíteni.

Legnépszerűbb cikkek

A régi sejtek megfiatalítása: Az öregedés megkönnyítése

Egy úttörő tanulmány új módot fedezett fel arra, hogy...

A szén-dioxid közvetlen leválasztása a levegőből: ígéretes módszer a szénlábnyom és...

A tanulmány egy méretezhető és megfizethető megoldást mutatott...

Az ISRO Mars Orbiter Missziója (MOM): Új betekintés a naptevékenység előrejelzésébe

A kutatók tanulmányozták a Nap koronájának turbulenciáját...
- Reklám -
94,873VentilátorokMint
47,763KövetőKövesse
1,772KövetőKövesse
30ElőfizetőkFeliratkozás