Naturen til den mystiske kilden til gravitasjonsbølgene GW190521 har blitt stilt spørsmål ved

Signalet fra gravitasjonsbølgekilden som ble oppdaget på jorden av Ligo og Jomfruen 21. mai 2019 hadde flere uregelmessigheter, for ikke å nevne de overraskende høye massene til de sorte hullene som var involvert i produksjonen. GW190521. Den nye analysen av signalet tyder sterkt på at vi ikke har å gjøre med en typisk sort hull-kollisjon, og støtter dermed det såkalte «hierarkiske svarte hull-vekstscenarioet».

Det er litt vanskelig å tro, men det er mer enn syv år siden GW150914, den første kilden til gravitasjonsbølger som ble oppdaget direkte på jorden, ble brakt frem i lyset. Det var begynnelsen på en teoretisk og eksperimentell prestasjon for de mange forskerne og ingeniørene som jobbet med denne oppfinnelsen. Nobelprisvinner Kip Thorne Eller fransk Alain Brillet og Thibaut Damore. Men det er nødvendig å sitere en lang liste med andre navn som franskmannen Nathalie Teruel, italieneren Alessandra Buvanano eller russeren Vladimir Brakinsky. Som forventet er disse bevisene – og mange som har blitt oppdaget siden den gang – resultatet av to sorte hull som kolliderte for å danne et binært system og smelter sammen ettersom de mister energi i banene sine i form av gravitasjonsbølger.


Jean-Pierre Luminet, forskningsdirektør ved CNRS og Françoise Combes, professor ved Collège de France, svarte hull, og spesielt supermassive sorte hull i galakser, står bak AGN-er. © Hugot Foundation ved Collège de France

Stellar sorte hull … ingen stjerner?

Snart ble astrofysikere overrasket over massene av sorte hull bestemt ved å analysere bølgene som passerte gjennom Lyco-, Jomfru- og noen ganger Gagra-detektorene. Disse massene er høye, minst flere titalls solmasser, og er inkonsistente med teorier som forklarer dannelsen av stjerners sorte hull ved å kollapse stjerner som eksploderer i supernovaer og skyter ut mange solmasser på en gang. Faktisk har kandidater for tittelen svart hull blitt fremhevet av røntgenutslipp fra skiver av materiale som er samlet fra en følgestjerne i et binært system og har masser på mindre enn 10 til 15 solmasser. .

READ  Detektiv Pikachu - Ny informasjon om oppfølgeren til eventyrspillet

Scenariene er foreslått i et hierarkisk vekstmønster, som sies å inkludere kilder oppdaget av supermassive sorte hull som er et resultat av fangst av sorte hull som et resultat av sammenslående sorte hull som vandrer i stjernetette områder. Vandrende sorte hull fra sammenbruddet av stjerner i et binært system.

For å beregne frekvensen av observasjoner er det nødvendig å vurdere områder med små interstellare avstander og derfor høye sannsynligheter for direkte fangst, for eksempel stjerner i hjertet av åpne klynger eller kulehoper. En annen mulighet involverer dannelsen av sorte hull i akkresjonsskiver av supermassive sorte hull – sorte hull som har en betydelig sjanse for å bli gjenfanget av en rekke årsaker. Futura snakket om kilden GW190521 oppdaget 21. mai 2019 i en tidligere artikkel.

Det diskuteres igjen i dag i en artikkel publisert i GW190521 NaturDet er en åpen tilgangsversjon arXiv.

Alle disse betraktningene førte til at et team av universitetsforskere og et team fra National Institute of Nuclear Physics (INFN), sammen med kolleger fra Friedrich Schiller University (FSU) i Jena (Tyskland), analyserte på nytt. signal, som førte til at de slapp Natur.

» GW190521 har blitt analysert som en sammenslåing av to raskt roterende supermassive sorte hull, men dets særegenheter har ført til forslag til andre mulige forklaringer. », forklarer fysikeren Rosella GambaDoktorgradsstudent ved University of Jena, hovedforfatter av studien og medlem av Virgo Collaboration som omhandler European Gravitational Wave Detection.

» Formen og kortheten – mindre enn en tiendedel av et sekund – til signalet knyttet til hendelsen fører til at vi antar en umiddelbar sammenslåing mellom de to sorte hullene, som skjedde ute av fase i spinnet. Legger til Alessandro Nager, en annen gravitasjonsbølgeteoretiker som jobber med Jomfruen og en forsker ved INFNs avdeling i Torino.

READ  Setter opp marinemotorer for å demonstrere AI -kraft via Ductboat Voyage

Signalet fra en gravitasjonsbølgekilde som inneholder to sorte hull kan beskrives ved å kombinere analytiske beregninger med numeriske beregninger i datamaskiner. Vi skaffer et stort bibliotek av allerede beregnede signaler for spinn-on sorte hull med forskjellig masse, og sammenligner det med detekterte signaler ved forskjellige vinkelmomenta og forskjellige initiale baner. Så finn ut mer om primordiale sorte hull.

EOB-formalismen, nøkkelen til studiet av sorte hull-kollisjoner

Det ser ut til at GW190521 gjengir det forrige scenarioet med en sannsynlighet på bare 1/4300, men de innledende banene var ikke sirkulære, men et av de sorte hullene var i en hyperbolsk bane med direkte fangst og fusjon. Siden dette favoriserer det hierarkiske synet vi allerede har diskutert, kan vi godt forestille oss at sorte hull med masser på 85 og 65 ganger solens masse allerede har dannet seg ved flere sammenslåinger etter å ha blitt fanget i en massiv skive. Det er klart mer sannsynlig at dette fenomenet er forårsaket av vandrende sorte hull, eller tette klynger av stjerner, før de kolliderer seg selv inn i denne typen miljø.

Dette resultatet ble oppnådd takket være et betydelig og nylig fremskritt ved bruk av en analytisk teknikk kjent som den effektive enkroppstilnærmingen eller EOB-formalisme.nyttig-en-kropppå engelsk) og pioner av Thibaut Damore og Alessandra Buonano.

EOB-formalismen er veldig teknisk, men den reagerer på det såkalte tokroppsproblemet i newtonsk fysikk, hvor en fullstendig og enkel løsning er kjent, og når generell relativitet kompliserer alt, spesielt gravitasjonsfelt når to sorte hull er veldig nære og på det tidspunktet absolutt innenfor en konjunksjon. Ved inntreden blir nettopp krumningen til romtiden betydelig.

READ  Norsk energiminister sier Green Tech ikke vil lykkes uten insentiver fra privat sektor

EOB-formalismen viser at problemet kan forenkles siden gravitasjonsbølgeutslippsberegningene tilsvarer et enklere problem. For de interesserte som allerede har en betydelig bakgrunn i fysikk, er det mange videoopplæringer om emnet.


Alessandra Bunanos forklaringer av EOB-formalismen. Klikk på det hvite rektangelet nede til høyre for en mer nøyaktig fransk oversettelse. Da skal de engelske undertekstene vises. Klikk så på mutteren til høyre for rektangelet, deretter «Undertekster» og til slutt «Automatisk oversett». Velg «fransk». © Institutt for avanserte vitenskapelige studier (IHÉS)

Legg att eit svar

Epostadressa di blir ikkje synleg. Påkravde felt er merka *