by Kevin |
Last Updated: April 21, 2020 A gravitcis hullmokat kutat csillagszok elszr szleltek kt lnyegesen eltr tmeg fekete lyuk kztti tkzst, j fejezetet nyitva ezzel az asztrofizikban s a gravitci fizikjban. A trid gyenge hullmai adjk az els flrerthetetlen bizonytkot arra, miszerint az tkzs eltt legalbb az egyik fekete lyuk forgott, ami j s rtkes informcit szolgltat a csillagszoknak azokrl az alig ismert s nehezen tanulmnyozhat tulajdonsgokrl, amelyekkel ezek a klnleges szupersr s stt objektumok rendelkeznek.
Elszr szleltk jelentsen eltr tmeg fekete lyukak tkzst
“Ez egy kivteles esemny” – mondta Maya Fishbach, az illinoisi Chicagi Egyetem asztrofizikusa. Az eddig megfigyelt hasonl tkzsek,
mindig nagyjbl azonos tmeg fekete lyukak kztt zajlottak le,
ezrt ez az j felfedezs drmai mdon megvltoztatja az ezzel kapcsolatos ismereteinket – nyilatkozta Fishbach.
Az eltr tmeg fekete lyukak kzti tkzst mg tavaly fedeztk fel, de az ezzel kapcsolatos eredmnyekrl Fishbach s munkatrsai csak most, prilis 18-n szmoltak be az American Physical Society (APS) virtulis lsn, amelyet a koronavrus-vilgjrvny miatt online tartottak meg.
A lzer-interferomter gravitcis hullmok megfigyelkzpontja (LIGO) – ami egy ikerdetektor, s amelyek a Washington llambeli Hanfordban illetve a Louisiana-i Livingstonban mkdnek – tovbb az olaszorszgi Virgo megfigyel intzet 2019. prilis 12-n egyarnt szlelte a GW190412 jel esemnyt. A LIGO-Virgo egyttmkds a megfigyels eredmnyeit az arXiv preprint kiszolgln tette kzz.
Mst tapasztaltak, mint az eddig megfigyelt tkzseknl
2015 szeptemberben a tudomnytrtnetben elszr sikerlt szlelsi adatokkal is bebizonytani a gravitcis hullmok ltezst, amit Albert Einstein az ltalnos relativitselmlet publiklsakor mint a „trid fodrozdsait” elmletben mr megjsolt.
A LIGO a trid hullmait kt sszeolvad fekete lyuk megfigyelsekor fedezte fel.
A LIGO, amelynek kutatsi projektjhez a Virgo is csatlakozott, ksbb tovbbi 10 alkalommal detektlt gravitcis hullmokat, ami az univerzum nehz kmiai elemeinek eredett is segt megmagyarzni. A harmadik megfigyelsi sorozat 2019. prilis 1-jn kezddtt el s 2020. mrcius 27-n fejezdtt be.
A megfigyelsi technika nagymrtkben megnvelt rzkenysge tette lehetv a LIGO-Virgo szlelhlzata szmra, hogy 50 tovbbi „jelltrl” gyjtsn adatokat.
A legutbb megfigyelt GW190412 jel esemny teljesen egyedinek szmt
az eddig szlelt hasonl feketelyuk tkzsekhez kpest. A kt sszeolvadt fekete lyuk egyiknek becslt tmege krlbell nyolc naptmeg , a msik pedig ennl tbb mint hromszor nagyobb, 31 naptmeg stt objektum volt.
A jelents tmegklnbsg miatt a nagyobb fekete lyuk eltorztotta maga krl a teret, a msik fekete lyuk plyja pedig eltrt a tkletes spirltl. Ez az sszeolvadsbl szrmaz gravitcis hullmokban volt megfigyelhet, amelyek az objektumok egymsba tkzsekor jttek ltre.
Az sszes eddig megfigyelt sszeolvads olyan gravitcis hullmot generlt, amelynl mind az intenzits, mind pedig a frekvencia egszen az tkzs pillanatig folyamatosan nvekedett. A GW190412 esetben azonban teljesen ms volt a helyzet. “Ez nagyon rdekess teszi ezt a rendszert, a jel morfolgijt tekintve” – mondta Fishbach.
Most mr bizonyos, hogy ezek a szupersr objektumok is forognak
A fizikusok trelmetlenl vrtak egy ilyen esemnyre, mert ez j, pontosabb mdszereket knl Albert Einstein gravitcis elmletnek, az ltalnos relativitselmletnek a tesztelsre.
„Az ltalnos relativitselmleti tesztels j rendszerbe llunk” – nyilatkozta ezzel kapcsolatban Maximiliano Isi, a LIGO s a Massachusetts Technolgiai Intzet (MIT) kutatja, aki szintn rszt vett a konferencin.
A kutatk ezeket az adatokat a fekete lyukak „spinjnek”, forgsnak felismersre tudtk felhasznlni.
Most mr biztosan tudjuk, hogy ezek a szupersr objektumok is forognak”
– mondta Isi. Az asztrofizikusok azt remlik, hogy a forgs szlelse rvilgthat arra is, hogy a fekete lyukak hogyan alakultak ki, s mi az oka annak, hogy egyes fekete lyukak egyms krl keringenek.
Az aszimmetrikus tkzsekrl feltrt j informcik szintn hozzjrulhatnak ahhoz, hogy pontosabban megmrjk ezeknek az esemnyeknek a tvolsgt a Tejtrendszertl.
Sok ilyen mrsi eredmny pedig j mdszert jelenthet az univerzum trtnetnek a feltrkpezshez.
A LIGO – Virgo egyttmkds egyre tbb eredmnyt fog kzztenni a nem publiklt adatok hatalmas sorozatbl,
idertve az egyedi esemnyeket is, amelyek klnsen rdekesek vagy izgalmasak – fzte hozz Jo van den Brand, az amszterdami Nemzeti Szubatomi Fizikai Intzet fizikusa, a Virgo projekt kutatja.
Az univerzum legklnlegesebb objektumai, a fekete lyukak
Az elfogadott ltalnos definci szerint a fekete lyuk a trid olyan tartomnya, ahonnan az extrm gravitci miatt semmi, mg a fny sem tud eltvozni, vagyis az objektum elmleti felsznn a szksi sebessg elri, vagy elmletben meghaladja a fnysebessg rtkt.
Valjban a fekete lyuk a sz hagyomnyos rtelmben egy “nem ltez gtest”,
mert az esemnyhorizont mgtt a fekete lyuk nem rendelkezik szerkezettel,
kifel pedig csak a tmege, a tltse illetve a spinje (perdlete) nyilvnul meg.
A fekete lyukak ltezst az ltalnos relativitselmlet tmasztja al. Fekete lyuk akkor keletkezhet, ha egy vges tmeg test ( nagytmeg csillag) sszeomlsa, a gravitcis kollapszus sorn egy kritikus rtknl kisebb trfogatt zsugorodik ssze.
Ilyen esetben az sszehzdst okoz gravitcis er minden ms ernl nagyobb lesz,
s az elpusztult csillag anyaga egyetlen pontt zsugorodik ssze.
Ebben a pontban bizonyos mennyisgek, mint pldul a srsg vagy a trid grblet vgtelenn vlnak
(gravitcis szingularits). A szingularitst krllel trrszben a gravitci olyan ers, hogy a fny sem tud kiszabadulni innen.
(Ezrt is hvjk ezeket az objektumokat fekete lyukaknak.)
A szingularitst krbevev trrsz hatrfellete az gynevezett esemnyhorizont.
Az esemnyhorizonton bellre kerl anyagot vagy sugrzst pedig elnyeli a szingularits.
(Forrs: Nature)