Forklaret: To sorte huller smeltede sammen for milliarder af år siden, men det undrer videnskabsmænd nu
LIGO og Jomfruen registrerer signaler fra gravitationsbølger frigivet i fusionen. Et af de to forældresorte huller var af en usædvanlig mellemmasse, hvilket udfordrer traditionel videnskabelig viden. Hvad forstås generelt, og hvad forklarer denne usædvanlige størrelse?
Kunstnerens koncept, der illustrerer et hierarkisk skema for sammensmeltning af sorte huller. (Kredit: LIGO/Caltech/MIT/R Hurt [IPAC]) For milliarder af år siden sendte en kollision mellem to sorte huller gravitationsbølger bølgende gennem universet. I 2019 var signaler fra disse bølger opdaget ved gravitationsbølgeobservatoriet LIGO (USA) og detektoren Jomfruen (Italien).
Det, der imidlertid har begejstret videnskabsmænd, er massen af et af de sorte hullers forældre, som trodser traditionel viden om, hvordan sorte huller dannes.
Opdagelsen og analysen er beskrevet i to forskningsartikler. En, i Fysiske anmeldelsesbreve , beskriver opdagelsen og foreslår mulige måder, hvorpå den usædvanlige fusion kan have fundet sted. Det andet papir, i The Astrophysical Journal Letters , diskuterer signalets fysiske egenskaber.
Hvad præcist blev opdaget?
Det var et signal fra en gravitationsbølge, et relativt nyt opdagelsesfelt. Gravitationsbølger er usynlige krusninger, der dannes, når en stjerne eksploderer i en supernova; når to store stjerner kredser om hinanden; og når to sorte huller smelter sammen. Når de rejser med lysets hastighed, klemmer og strækker gravitationsbølger alt på deres vej.
Gravitationsbølger blev foreslået af Albert Einstein i hans Generelle relativitetsteori for over et århundrede siden. Det var dog først i 2015, at den første gravitationsbølge faktisk blev opdaget - af LIGO. Siden da har der været en række efterfølgende påvisninger af gravitationsbølger.
Jenny Lee Harrison
Signalet detekteret ved LIGO og Jomfruen, som beskrevet af LIGO Collaboration, lignede omkring fire korte vrikker og varede mindre end en tiendedel af et sekund.
Hvor kom det fra?
Efterfølgende analyse foreslog, at GW190521 højst sandsynligt var blevet genereret af en sammensmeltning af to sorte huller. Signalet repræsenterede sandsynligvis det øjeblik, de to fusionerede. Det blev beregnet til at komme fra omkring 17 milliarder lysår væk, og fra en tid, hvor universet var omkring halvdelen af dets alder.
Men disse resultater førte til yderligere spørgsmål. Et af de to sammensmeltende sorte huller falder i et mellemliggende masseområde - en mistilpasning, der ikke kan forklares med traditionel viden om, hvordan sorte huller dannes.
beth ostrosky nettoværdi
Hvorfor er det usædvanligt?
Alle de sorte huller, der er observeret indtil videre, tilhører en af to kategorier. En kategori spænder mellem nogle få solmasser (én solmasse er vores sols masse) og snesevis af solmasser. Disse menes at dannes, når massive stjerner dør.
Den anden kategori er supermassive sorte huller. Disse spænder fra hundredtusindvis til milliarder af gange vores sols.
Ifølge traditionel viden gør stjerner, der kan føde sorte huller mellem 65 og 120 solmasser, det ikke - stjerner i dette område blæser sig selv fra hinanden, når de dør, uden at kollapse til et sort hul.
Men i fusionen, der førte til GW190521-signalet, var det større sorte hul på 85 solmasser - godt inden for dette uventede område, kendt som parrets ustabilitetsmassegab. Det er det første sorte hul med mellemmasse, der nogensinde er observeret. (Faktisk er det mindre sorte hul også grænseoverskridende med 66 solmasser.)
De to slog sig sammen for at skabe et nyt sort hul på omkring 142 solmasser. Energi svarende til otte solmasser blev frigivet i form af gravitationsbølger, hvilket førte til den stærkeste bølge nogensinde opdaget af videnskabsmænd hidtil.
justin timberlakes nettoværdi
Hvordan kunne det sorte hul med usædvanlig masse have dannet sig?
Forskerne antyder, at det sorte hul på 85 solmasser ikke var et produkt af en kollapsende stjerne, men selv var resultatet af en tidligere fusion. Dannet af en kollision mellem to sorte huller, er det sandsynligt, at det nye sorte hul derefter smeltede sammen med det 66-solmasse sorte hul - hvilket førte til gravitationsbølger og signalet modtaget af LIGO og Jomfruen.
Del Med Dine Venner:
