Două găuri negre s-au unit întâmplător și au creat ceva nemaivăzut până acum

Undele spațio-temporale, generate de coliziunile găurilor negre, ne-au învățat multe despre aceste obiecte enigmatice. Aceste unde gravitaționale codează informația privitoare la găurile negre: masele lor, forma spiralei lor interioare în raport cu celelalte, rotațiile și orientările lor. Pornind de la asta, oamenii de știință au constatat că majoritatea coliziunilor pe care omenirea le-a observat au fost între găurile negre și sistemele binare. 

Cele două găuri negre au început sub forma unui sistem binar de stele masive care s-au transformat împreună în găuri negre, apoi au intrat în spirală și au fuzionat.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

Din cele aproximativ 90 de fuziuni detectate până în prezent, una se remarcă însă ca fiind foarte ciudată. Detectată în mai 2019, fuziunea numită GW19052 a emis unde spațio-temporale ca niciuna alta, potrivit Science Alert.

O fuziune instantanee unică

„Morfologia sa și structura asemănătoare unei explozii sunt foarte diferite față de observațiile anterioare”, a spus astrofizicianul Rosella Gamba, de la Universitatea Jena din Germania.

Gamba a adăugat că „GW 19052 a fost inițial analizată drept fuziune între două găuri negre grele, care se rotesc rapid, apropiindu-se una de alta de-a lungul unor orbite aproape circulare, dar caracteristicile sale speciale ne-au determinat să propunem alte posibile interpretări.”

În special, în cazul GW19052, durata scurtă a semnalului undelor gravitaționale a fost dificil de explicat.

Undele gravitaționale sunt generate de fuziunea efectivă a două găuri negre, ca niște valuri produse de o piatră aruncată într-un iaz. Însă, undele pot fi generate și de inspirația binară, iar interacțiunea gravitațională intensă trimite unde mai slabe pe măsură ce cele două găuri negre se apropie în mod inexorabil.

„Forma și scurtimea – mai puțin de o zecime de secundă – a semnalului asociat cu evenimentul ne conduc la ipoteza unei fuziuni instantanee între două găuri negre, care a avut loc în absența unei faze de spirală”, explică astronomul Alessandro Nagar de la Institutul Național de Fizică Nucleară din Italia.

Cum se întâlnesc două găuri negre și ce urmează după?

Există mai multe moduri prin care o pereche de găuri negre poate interacționa gravitațional. Primul este ca cele două găuri negre să fi fost împreună mult timp, poate chiar de la formarea unor stele mici din aceeași bucată de nor molecular din spațiu.

Al doilea mod este atunci când două obiecte care se deplasează prin spațiu trec unul pe lângă celălalt suficient de aproape încât să se agațe gravitațional în ceea ce este cunoscut drept „întâlnire dinamică”.

Rezultatele apărute în urma studiului sugerează că cele două găuri negre nu au pornit într-un sistem binar, ci au fost prinse una în plasa gravitațională a celeilalte. Găurile negre au trecut una pe lângă alta de două ori într-o buclă înainte de a se uni pentru a forma o gaură neagră mai mare. Și niciuna dintre găurile negre din acest scenariu nu se rotea.

„Prin dezvoltarea modelelor precise folosind o combinație de metode analitice de ultimă generație și simulări numerice, am descoperit că o fuziune foarte excentrică, în acest caz, explică observația mai bine decât orice altă ipoteză avansată anterior”, spune astronomul Matteo Breschi de la Universitatea din Jena.

Cum explică astronomii interacțiunea gravitațională unică?

Acest scenariu, spune echipa, are loc probabil într-o regiune dens populată a spațiului, cum ar fi un roi stelar, unde astfel de interacțiuni gravitaționale sunt mai probabile.

Acest lucru se potrivește cu descoperirile anterioare despre GW190521. Una dintre găurile negre din fuziune a fost măsurată la o masă de aproximativ 85 de ori mai mare decât cea a Soarelui.

Conform modelelor actuale, găurile negre de peste 65 de mase solare nu se pot forma dintr-o singură stea; singurul mod în care astronomii știu că se poate forma o gaură neagră de o asemenea masă este prin fuziunea a două obiecte cu masă mai mică.

Întâlnirile dinamice între găurile negre sunt considerate destul de rare, iar datele privind undele gravitaționale colectate de LIGO și Virgo până în prezent par să susțină acest lucru. Cu toate acestea, rar nu înseamnă imposibil, iar noua lucrare sugerează că GW190521 ar putea fi primul caz pe care astronomii l-au detectat.

Cercetarea a fost publicată în revista Nature Astronomy.

Vă mai recomandăm și:

Astronomii au descoperit o colecție ascunsă de găuri negre masive

Undele gravitaționale ar putea rezolva un mister important despre Big Bang

Universul timpuriu, așa cum nu l-am mai văzut niciodată. Ce a descoperit Telescopul Webb?

Iluzia optică a unei găuri negre îi face pe oameni să se simtă înghițiți