РЕКЛАМА

Слияние черных дыр: первое обнаружение нескольких частот звонка   

Слияние двух черных дыр имеет три стадии: фазы вдоха, слияния и фазы звонка. На каждой фазе излучаются характерные гравитационные волны. Последняя фаза звонка очень короткая и содержит информацию о свойствах последней черной дыры. Повторный анализ данных события слияния бинарных черных дыр GW190521 впервые предоставил свидетельства характерных афтершоков слияния в виде двух отдельных слабых частот звонков, создаваемых образовавшейся одиночной черной дырой, когда она приняла стабильную симметричную форму. . Это первое обнаружение нескольких частот гравитационных волн на стадии звонка. Подобно тому, как колокол «звенит» в течение некоторого времени после застревания, образовавшаяся в результате одиночная искаженная черная дыра образовалась после слияния, в течение некоторого времени «звонившего», испуская слабые гравитационные волны, прежде чем достичь симметричной стабильной формы. И точно так же форма колокола определяет конкретные частоты, с которыми он звонит, точно так же, согласно теореме об отсутствии волос, масса и вращение черной дыры определяют частоты звонка. Следовательно, эта разработка открывает путь к использованию частот звонка для изучения свойств окончательной черной дыры.  

Черные дыры — это массивные объекты с чрезвычайно сильными гравитационными полями. Когда две вращающиеся по орбите черные дыры вращаются вокруг друг друга и в конечном итоге сливаются, ткань пространства-времени вокруг них нарушается, что создает рябь гравитационных волн, расходящихся наружу. С сентября 2015 года, когда гравитационно-волновая астрономия началась с первого обнаружения LIGO гравитационных волн, генерируемых слиянием двух черных дыр на расстоянии 1.3 миллиарда световых лет, слияние черных дыр теперь регулярно обнаруживается почти раз в неделю.   

Слияние черных дыр имеет три фазы. Когда две черные дыры находятся на большом расстоянии друг от друга, они медленно вращаются вокруг друг друга, излучая слабые гравитационные волны. Двойная система постепенно переходит на все меньшие и меньшие орбиты, поскольку энергия системы теряется в виде гравитационных волн. Это вдохновляющая фаза слияния. Следующее этап слияния когда две черные дыры подходят достаточно близко, чтобы объединиться и образовать одну черную дыру с искаженной формой. На этом этапе излучаются сильнейшие гравитационные волны (ГВ), которые сейчас регулярно обнаруживаются и регистрируются гравитационно-волновыми обсерваториями.  

За фазой слияния следует очень короткий этап, называемый стадия звонка при этом образовавшаяся одиночная искаженная черная дыра быстро приобретает более стабильную сферическую или сфероидальную форму. Гравитационные волны излучаемые в фазе звонка, затухают и намного слабее, чем ГВ, высвобождаемые в фазе слияния. Подобно тому, как колокол «звенит» в течение некоторого времени после того, как он застрял, образующаяся в результате одиночная черная дыра «звенит» в течение некоторого времени, излучая гораздо более слабые гравитационные волны, прежде чем достичь симметричной стабильной формы.  

Слабые множественные частоты гравитационных волн, испускаемые во время фазы слияния двух черных дыр, до сих пор не были обнаружены.  

Исследовательской группе недавно удалось обнаружить несколько частот гравитационных волн на стадии звонка события слияния двойных черных дыр GW190521. Они искали отдельные затухающие тона на частотах звонка, не принимая во внимание какую-либо связь с частотами и временем затухания, и им удалось идентифицировать две моды, предполагающие, что образовавшаяся в результате деформированная черная дыра излучала как минимум две частоты после слияния. Это было предсказано общей теорией относительности Эйнштейна, поэтому результат подтверждает теорию. Кроме того, исследователи сравнили частоты и время затухания двух режимов звонка, обнаруженных в случае слияния, чтобы проверить «теорему об отсутствии волос» (о том, что черные дыры полностью характеризуются массой и вращением, и для описания их существования не требуется никаких других «волос». особенности) и не нашел ничего, кроме общей теории относительности.  

Это важная веха, поскольку широко распространено мнение, что наблюдение нескольких частот прослушивания будет невозможно до тех пор, пока в будущем не станут доступны детекторы гравитационных волн следующего поколения.  

   
 

источники:   

  1. Капано, компакт-диск и др.. 2023. Многомодовый квазинормальный спектр возмущенной черной дыры. Письма о физических обзорах. Том. 131, выпуск 22. 1 декабря 2023 г. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.221402  
  2. Max-Planck-Institut fürGravitasphysik(Институт Альберта-Эйнштейна), 2023. Новости – Для кого звенит черная дыра. Доступны на https://www.aei.mpg.de/749477/for-whom-the-black-hole-rings?c=26160 

 

Умеш Прасад
Умеш Прасад
Научный журналист | Основатель-редактор журнала Scientific European

Подписка на рассылку

Быть в курсе всех последних новостей, предложений и специальных объявлений.

Самые популярные статьи

Преодоление биологических барьеров размножения от однополых млекопитающих

Исследование впервые показало здоровое потомство мышей...

Противомалярийные вакцины: повлияет ли новая технология создания ДНК-вакцин на будущий курс?

Разработка вакцины против малярии была одним из крупнейших ...

Из чего мы в конечном итоге состоим? Каковы фундаментальные строительные блоки ...

Древние люди думали, что мы состоим из четырех ...
- Реклама -
94,863ПоклонникиПодобно
47,648ПодписчикиПодписаться
1,772ПодписчикиПодписаться
30ПодписчикиПодписаться