Ciocnirea unei găuri negre ar fi putut trimite un monstru invizibil în spațiu

În ultimele zile, cu toții ne-a plăcut noua imagine glorioasă a găurii negre a Căii Lactee. Dar pentru o clipă, s-ar putea să dorim să facem o pauză și să aducem un omagiu unei prăpastii singuratice din univers, care ar fi putut fi începută din propria galaxie.

Joi – în aceeași zi în care colaborarea Event Horizon Telescope ne-a adus o imagine viscerală a Săgetător A* – astronomii au anunțat că undeva în cosmos două găuri negre s-ar fi putut fuziona cu suficientă forță pentru a împinge literalmente vidul rezultat din vedere.

Da, asta înseamnă că ar putea exista un abis monstruos care se cufundă în univers chiar acum. Dar nu intrați în panică.

„Spațiul este incredibil de vast. Probabilitatea ca o gaură neagră să se ciocnească de orice altceva este foarte mică”, a spus Vijay Varma, cercetător postdoctoral la Institutul Albert Einstein și autor principal al unui studiu în vid, publicat pe 12 mai în Physical Review Letters. . „În practică, este doar o gaură neagră liberă care nu va face nimic”.

Și, potrivit lui Varma, există șanse mari ca această fuziune, numită GW200129, să explodeze doar pe jumătate gaura neagră a bebelușului de acasă. „Nu este clar dacă gaura neagră a fost neapărat ejectată din galaxia gazdă”, a spus el. „Ceea ce putem spune cu mai multă încredere este că, dacă gaura neagră s-a format în aceste grupuri de stele numite clustere globulare… cel mai probabil a fost ejectată din cluster”.

Cu alte cuvinte, abisul curățat ar fi putut ocoli izolarea completă – dar acesta este aproape sigur un tip de călătorie cosmică de mare viteză.

Călătoria unui vid pierdut

Spațiul este punctat cu galaxii precum Calea Lactee, iar galaxiile sunt punctate cu stele precum soarele nostru.

Când una dintre aceste stele implodește astfel încât toată materia sa se învârte către un punct singular, se formează o gaură neagră. Și uneori există regiuni intergalactice în care stelele se adună împreună, crescând probabilitatea unei serii de găuri negre. Aceste găuri negre care se amestecă sunt uneori prinse de vals în timpul acestei întâlniri periculoase și formează ceea ce se numește un sistem de găuri negre binar, ceea ce înseamnă pur și simplu că două dintre ele sunt blocate pe o orbită. În cele din urmă, aceste orbite tind să se ciocnească și forțează gropile fără fund care dansează să se îmbine.

GW200129 a urmat cu sârguință toți acești pași și, datorită revoluționarului Observator al undelor gravitaționale cu interferometru cu laser, sau LIGO, cercetătorii au surprins recent rețetele fuziunii sub formă de unde gravitaționale.

Dar Varma și echipa sa au vrut să urmărească călătoria lui GW200129 dincolo chiar și de fuziunea colosală care a străbătut țesătura spațiului și timpului. Timp de decenii, spune Varma, experții au speculat că astfel de uniuni de găuri negre care distrug spațiul ar putea crea un fel de recul numit „lovitură de viteză”.

Iată ce este.

Când două obiecte se ciocnesc, legile fizicii spun că impulsul lor trebuie conservat. Elementul rezultat ar trebui să păstreze viteza sau viteza sumei primelor două și să se miște cu o forță netă. Ca atare, se crede că găurile negre urmează aceeași regulă, „împingând” astfel un vid derivat din fuziune spre exterior cu o anumită viteză sau viteză de lovire. Este un fel ca atunci când împuști cu o armă într-un joc video, există un recul care face mai greu să lovești o țintă pentru că îți împinge personajul. Această mișcare ulterioară are loc datorită conservării impulsului.

Dacă viteza de ejectare a unei găuri negre este ceea ce se numește „viteza de evacuare” a unei galaxii, pur și simplu viteza necesară pentru a ieși din acea galaxie, ei bine, ar ieși din acea galaxie.

Și calculând „kick”-ul vitezei GW200129, Varma și echipa sa au văzut că într-adevăr atingea viteza de evacuare a clusterului său de stele. „Dacă vrei să fii mai precis”, a remarcat el, „cu siguranță nu va scăpa. Sunt șanse de 99,5% să scapi”.

„Ideea că aceste găuri negre pot atinge viteze de declanșare de mii de kilometri pe secundă este cunoscută din aproximativ 2007”, a adăugat Varma. „Dar aceasta este prima dată când putem vedea asta din undele gravitaționale.”

Echipa spune că GW200129 probabil îndeplinește chiar și criteriile privind viteza de evacuare pentru a se da afară din întreaga galaxie în care trăiește. Cu toate acestea, „nu putem identifica din ce galaxie sau din ce grup de galaxii provine”, a spus Varma, așa că acel bit este încă neclar. El oferă fuziunii aproximativ 85% șanse de a scăpa de un tărâm asemănător Calei Lactee, pentru context, dar spune că este mai puțin probabil să scape de o galaxie eliptică, deoarece acele sferturi cosmice au viteze foarte mari de evacuare.

„De fapt, am încercat asta acum doi ani”, a spus el. „A fost puțin dezamăgitor să văd că niciunul dintre semnale nu arăta vreo viteză de lovire măsurabilă. Să vedem în sfârșit că se întâmplă asta a fost foarte frumos, iar pentru domeniul nostru, în general, a trecut ceva timp.”

Regândirea fizicii găurii negre

„Dacă descoperim că loviturile mari de acest fel sunt foarte frecvente, ne-am aștepta ca găurile negre să nu fie păstrate după prima fuziune”, a spus Varma. Și asta, spune el, ar contrazice una dintre principalele teorii de ce unele găuri negre sunt cu adevărat grele.

Simulările pe computer au arătat că supernovele nu ar trebui să poată crea găuri negre cu mase mai mari de aproximativ 45 până la 60 de ori mai mari decât cele ale soarelui nostru. Dar, a explicat Varma, „LIGO și Fecioara au găsit de fapt astfel de găuri negre”.

“De unde vin ei?” a fost o întrebare persistentă pentru astronomi.

Unul dintre mecanismele propuse este fuziunea ulterioară a găurilor negre, deoarece, ca compuși ai găurilor negre, cea rezultată este întotdeauna mai mare. Imaginează-ți bule care se combină în bule mai mari. Poate că există un fel de efect de bule care se întâmplă cu găurile negre.

bule

Gândiți-vă la modul în care bulele se pot combina pentru a forma bule mai mari. Apoi acestea se pot combina pentru a forma bule și mai mari. Oamenii de știință cred că și găurile negre ar putea face acest lucru.

Getty Images

Dar, după cum a explicat Varma, dacă o gaură neagră fuzionată ar fi dat afară din galaxia sa, sau chiar din clusterul său stelar, probabil că nu s-ar putea fuziona din nou. Ar fi… puțin pierdut. „Este posibil să trebuiască să ne regândim modelele astrofizice”, a spus el, dacă vitezele foarte mari de lovire din fuziunile găurilor negre sunt omniprezente.

Găuri negre supermasive necinstite?

Până acum, când vine vorba de viteze, am vorbit despre găurile negre care nu sunt considerate supermasive. Găurile negre supermasive sunt ca motoarele care conduc universul nostru, ancorând fiecare cartier galactic împreună. SgrA*, care ancorează galaxia noastră, de exemplu, este un gol supermassiv.

Acest lucru ridică o întrebare stresantă: fuziunea galaxiilor, adică fuziunea găurilor negre supermasive, poate duce la o creștere a vitezei?

găuri negre una lângă alta

Lângă gaura neagră M87* fotografiată în 2019 și SgrA* fotografiată în acest an.

Cooperare EHT

„În această situație, gaura neagră finală poate fi de fapt ejectată din întreaga galaxie sau deplasată din centrul acesteia”, a spus Varma. „Acest lucru poate duce, de exemplu, la galaxii fără găuri negre supermasive centrale”. Cu toate acestea, încă nu avem dovezi concrete ale unui astfel de incident.

Și dacă mai există o parte din tine care este blocată despre o gaură neagră care traversează cosmosul din cauza probabilității ca aceasta să explodeze în Calea Lactee, echipa de cercetare a noului studiu oferă o ușurare suplimentară. „Deseori mi se pune această întrebare”, a spus Varma, „dacă ar trebui să ne așteptăm la găuri negre în prognoza meteo. Dar, vreau să spun, am putut măsura și direcția vitezei”.

„Și în acest caz particular, el s-a îndreptat de fapt departe de noi”.

Add Comment