Чорна діра невідома. Народження гіганта, зафіксованого в гравітаційній хвилі

Завдяки даним інтерферометричних детекторів Virgo та LIGO, гравітаційні хвилі були виявлені в надзвичайно масивному масиві з двох чорних дір масою 66 і 85 сонячних мас, які зрослися, утворюючи об'єкт вагою близько 142 сонячних еквівалентів. Злитий об'єкт — це наймасивніша чорна діра, коли-небудь виявлена ​​при виявленні гравітаційних хвиль.

Сигнал гравітаційної хвилі, позначений контрольним номером GW190521, був записаний 21 травня 2019 року трьома інтерферометричними детекторами, що складають глобальну мережу — детектором Діви та двома детекторами LIGO. Величезна виявлена ​​чорна діра знаходиться в межах певного діапазону мас, в якому такі об'єкти раніше не спостерігались: ні за допомогою гравітаційних хвиль, ні за допомогою електромагнітних спостережень. Про це відкриття та його астрофізичні наслідки повідомляється у двох наукових статтях, опублікованих 2 вересня 2020 року у Physical Review Letters та Astrophysical Journal Letters.

Чорна діра, створена в результаті злиття, є рекордною — як зазначено в прес-релізі Варшавського університету, "це була найенергійніша і найвіддаленіша подія, яку можна було зафіксувати в гравітаційних хвилях". Однак побиття рекорду маси чорних дір, що спостерігається в кампаніях спостережень Advanced Virgo та LIGO, є лише однією з кількох особливих особливостей, які, на думку вчених, доводять унікальність цього спостереження. Аспект, який привернув увагу астрофізиків, полягає в тому, що остання чорна діра належить до класу так званих "чорних дір із середньою масою" — в діапазоні від ста тисяч до ста тисяч сонячних мас.

Інтерес до цієї популяції чорних дір пов’язаний з однією з найбільш захоплюючих і складних таємниць, з якими стикаються астрофізики та космологи: вона стосується походження надмасивних чорних дір. Ці гігантські сутності — у мільйони або навіть мільярди разів важчі від Сонця — зазвичай знаходяться в центрах галактик, можуть виникнути в результаті злиття менших чорних дір із середньою масою. На сьогоднішній день за допомогою електромагнітних спостережень було виявлено дуже мало кандидатів на чорні діри середньої маси, і GW190521 є першим спостереженням такої чорної діри за допомогою гравітаційних хвиль.

зображення
Ілюстрація: Астрономічна обсерваторія Варшавського університету [astrouw.edu.pl]

"У міру того, як чутливість детекторів зростає, ми спостерігатимемо все більше і більше явищ із раннього Всесвіту", — наголошує професор Дорота Росіньска, член польської команди "Діва-Полграу", цитований у прес-релізі Варшавського університету. маси та утворення середньомасивної чорної діри ", — додає він.

Робота, що описує GW190521, є результатом співпраці понад тисячі вчених з усього світу, які працюють в консорціумі LIGO-Virgo, включаючи шістнадцять дослідників з Польщі. Вони включають працівників Астрономічної обсерваторії Варшавського університету та Національного центру ядерних досліджень. До групи відданих працівників UW входять: проф. доктор хаб. Томаш Булік, доктор хаб. Дорота Росіньска, д-р Марія Трінгалі, д-р Бартош Ідковський, д-р Перемислав Фігура, г-н Нега Сінгх, г-н Малгожата Курило та г-н Павел Шевчик. У NCBJ, у свою чергу, цією сферою займається проф. Анджей Крулак, інж. Адам Кутиня та доктор Адам Задрожний). Як пояснює останній, вчені з Національного центру ядерних досліджень беруть активну участь у роботі консорціуму LIGO-Virgo з 2008 року, включаючи роботу над сигналами від обертових нейтронних зірок, астрономію з декількома месенджерами та нові методи аналізу даних . NCBJ також сприяє побудові європейського детектора гравітаційних хвиль Діви.

Дослідники сподіваються, що останнє відкриття стане кроком до з’ясування шляхів утворення чорних дір середньої маси. Чорні діри в основному поділяються на ті, що мають зоряну масу (наприклад, кілька або десяток чи близько сонячної маси), і так звані надмасивні чорні діри з масами сотень тисяч, мільйонів і навіть мільярдів сонячних мас. Останні мешкають у центрах галактик, наприклад, такий об’єкт у центрі Чумацького Шляху має близько 4 мільйонів мас Сонця. Група об’єктів з проміжною масою між зоряними та надмасивними чорними дірами є найбільш неоднорідною — межі тут плинні, але можна припустити, що чорні діри середньої маси мають від 100 мас Сонця до ста тисяч мас Сонця.

У проекті "Діва" беруть участь приблизно 580 вчених, інженерів та техніків із 109 інститутів з 13 країн, переважно європейських: Бельгії, Франції, Греції, Іспанії, Нідерландів, Ірландії, Японії, Монако, Німеччини, Португалії, Угорщини, Італії та Польщі. Американським партнером є проект LIGO, який має два детектори в США. У проекті також беруть участь інститути за межами США. Загалом в рамках консорціуму LIGO працює близько 1300 вчених з усього світу. LIGO і Діва тісно співпрацюють.

Гравітаційні хвилі — один із ефектів, передбачених теорією загальної відносності Альберта Ейнштейна. Це розповсюджуються вібрації гравітаційного поля — для того, щоб гравітаційні хвилі могли бути виявлені, маси та прискорення предметів повинні бути дуже великими. Вперше спостережні гравітаційні хвилі були виявлені в 2015 році. Відтоді таких подій було виявлено більше, переважно внаслідок зіткнень чорних дір.

Повний опис відкриття можна знайти в матеріалах преси EGO-Virgo — також польською мовою.

Facebook Comments