_ Black hole 'carnavals ' poate produce semnalele văzute de detectoarele de unde gravitaționale

Din 2015, colaborarea LIGO-Virgo-KAGRA a detectat aproximativ 85 de perechi de găuri negre care se prăbușesc una în cealaltă. Știm acum că Einstein avea dreptate: undele gravitaționale sunt generate de aceste sisteme pe măsură ce se inspiră unul în jurul celuilalt, distorsionând spațiu-timp cu masele lor colosale pe măsură ce merg. De asemenea, știm că aceste prăbușiri cosmice se întâmplă frecvent: pe măsură ce sensibilitatea detectorului se îmbunătățește, ne așteptăm să simțim aceste evenimente aproape zilnic în următoarea perioadă de observare, începând cu 2023. Ceea ce nu știm, încă, este cauza acestor evenimente. vor avea loc coliziuni.

Găurile negre se formează atunci când mor stelele masive. De obicei, această moarte este violentă, o explozie extremă de energie care ar distruge sau împinge obiectele din apropiere. Prin urmare, este dificil să se formeze două găuri negre care sunt suficient de apropiate pentru a fuziona în epoca universului. O modalitate de a le face să fuzioneze este să le împingeți împreună în medii dens populate, cum ar fi centrele clusterelor de stele.

În grupurile de stele, găurile negre care încep foarte îndepărtate pot fi împinse împreună prin două mecanisme. . În primul rând, există segregarea în masă, care duce cele mai masive obiecte să se scufunde spre mijlocul puțului potențial gravitațional. Aceasta înseamnă că orice găuri negre dispersate în cluster ar trebui să se termină în mijloc, formând un „nucleu întunecat” invizibil. În al doilea rând, există interacțiuni dinamice. Dacă două găuri negre se perechează în cluster, interacțiunile lor pot fi influențate de influența gravitațională a obiectelor din apropiere. Aceste influențe pot elimina energia orbitală din binar și o pot împinge mai aproape unul de celălalt.

Segregarea în masă și interacțiunile dinamice care pot avea loc în grupurile de stele își pot lăsa amprentele asupra proprietăților de fuziune a binarelor. O proprietate cheie este forma orbitei binarului chiar înainte de fuzionare. Întrucât fuziunile în clustere de stele se pot întâmpla foarte repede, formele orbitale pot fi destul de alungite – mai puțin ca cercul calm și calm pe care Pământul îl urmărește în jurul soarelui și mai mult ca elipsa strivită pe care cometa Halley o alergă în timpul vizitelor sale. a sistemului solar. Atunci când două găuri negre se află pe o orbită atât de alungită, semnalul lor gravitațional are modulații caracteristice și poate fi studiat pentru a găsi indicii despre locul în care cele două obiecte s-au întâlnit.

O echipă de cercetători OzGrav și absolvenți lucrează împreună pentru a studiază formele orbitale ale binarelor găurilor negre. Grupul, condus de Dr. Isobel Romero-Shaw (fost de la Universitatea Monash, acum cu sediul la Universitatea din Cambridge), împreună cu profesorii Paul Lasky și Eric Thrane de la Universitatea Monash, au descoperit că unele dintre binarele observate de LIGO-Virgo -Colaborarea KAGRA este într-adevăr probabil să aibă orbite alungite, ceea ce indică faptul că s-ar fi putut ciocni într-un cluster de stele dens populat. Descoperirile lor indică faptul că o mare parte din coliziunile găurilor negre binare observate – cel puțin 35% – ar fi putut fi formate în grupuri de stele.

„Îmi place să mă gândesc la găurile negre binare ca partenerii de dans”, explică. Dr. Romero-Shaw. „Când o pereche de găuri negre evoluează împreună izolat, ele sunt ca un cuplu care interpretează un vals lent singur în sala de bal. Este foarte controlat și atent; frumos, dar nimic neașteptat. În contrast cu asta este atmosfera de carnaval din interiorul unui grup de stele, unde s-ar putea să ai o mulțime de dansuri diferite care au loc simultan; grupuri de dans mari și mici, stil liber și multe surprize." Deși rezultatele studiului nu ne pot spune, încă, exact unde se contopesc găurile binare observate, ele sugerează că carnavalurile găurilor negre din centrele clusterelor de stele ar putea fi o contribuție importantă.

(Fluierul)