Astronomii sunt tot mai aproape de a elucida misterul găurilor negre care fuzionează

În 2015, oamenii de știință au detectat pentru prima dată undele gravitaționale, undele în spațiu-timp care apar atunci când evenimente majore – cum ar fi coliziunea și fuziunea a două găuri negre – perturbă Cosmosul.

Observarea acestor unde a confirmat teoria relativității generale a lui Einstein, care a prezis că astfel de unde ar apărea dacă spațiul-timp ar funcționa așa cum credea el. În cei șapte ani care au trecut de atunci, aproape 100 de găuri negre care fuzionează au fost detectate prin observarea undelor gravitaționale pe care le emit aceste evenimente extraterestre.

• Motive să fim optimiști: Inovațiile din știință care fac lumea mai bună
• Oamenii de știință au dezvăluit coroana unei găuri negre pentru prima dată

Acum, datorită noilor cercetări ale unei echipe de 14 persoane conduse de Keefe Mitman, doctorand la Caltech și absolvent al Columbia College, Macarena Lagos, profesor la Columbia, Lam Hui, și Leo Stein, profesor la Universitatea din Mississippi, capacitatea de a modela aceste evenimente cosmice a devenit mai sofisticată. Modelul îmbunătățit pe care aceștia l-au dezvoltat deschide calea pentru o înțelegere mai profundă a structurii găurilor negre care fuzionează.

În noua lucrare publicată în Physical Review Letters, echipa prezintă o modalitate mai complexă de a modela semnalul pe care îl emit undele gravitaționale prin includerea interacțiunilor neliniare în modele.

Această metodă de modelare le va permite oamenilor de știință să înțeleagă mai bine structura a ceea ce se întâmplă în interiorul găurilor negre și va ajuta, de asemenea, să testeze dacă teoria relativității generale a lui Einstein descrie corect comportamentul gravitației în mediile astrofizice extreme.

„Ne pregătim pentru momentul în care vom fi detectivi de unde gravitaționale”

„Acesta este un pas important în pregătirea noastră pentru următoarea fază de detectare a undelor gravitaționale, care va aprofunda înțelegerea noastră asupra gravitației și a acestor fenomene incredibile care au loc în zonele îndepărtate ale Cosmosului”, a declarat Lagos, co-autor al lucrării.

Cercetarea vine într-un moment oportun: În luna martie a acestui an, LIGO, observatorul care a detectat pentru prima dată undele gravitaționale, va fi pornit pentru a colecta noi observații ale evenimentelor care au loc în îndepărtatul spațiu.

Observatorul nu a mai funcționat din 2020, când a fost închis din cauza pandemiei. Mai multe alte detectoare importante sunt așteptate să înceapă să colecteze date în următorii ani, ceea ce face și mai important ca acestea să dispună de modele sofisticate pentru a interpreta informațiile primite.

Modelele undelor gravitaționale emise după ce două găuri negre fuzionează au inclus până în prezent doar interacțiuni liniare, care funcționează bine, oferind informații valoroase despre structura și conținutul găurilor negre.

Observarea acestor unde a confirmat teoria relativității generale a lui Einstein

Cu toate acestea, acest nou model ar putea oferi o îmbunătățire cu până la 10% a acurateței generale a modelelor de găuri negre, au declarat autorii lucrării.

Pentru a înțelege importanța utilizării neliniarității pentru a descrie undele gravitaționale, autorii au descris undele într-un ocean: Un val care se ridică și coboară fără a vărsa apă în aer ar putea fi descris cu o ecuație liniară. Dar un val care crește și se sparge prezintă interacțiuni neliniare: În timp ce o parte din apă se umflă pe fundul valului, altă apă se prăbușește simultan în stânga, în dreapta, în sus și în jos în vîrtejuri și picături de apă deasupra lui. Un model neliniar al valului ne-ar permite să înțelegem cum și când se mișcă toată apa din val, inclusiv acele picături de apă din aer.

Undele gravitaționale sunt similare cu undele de apă, iar noul model este capabil să ia în considerare echivalentul extraterestru al picăturilor de apă suplimentare, scrie EurekAlert.

„Ne pregătim pentru momentul în care vom fi detectivi de unde gravitaționale, când vom săpa mai adânc pentru a înțelege tot ce putem despre natura lor”, a declarat Stein, unul dintre autorii lucrării.

Vă recomandăm să mai citiți și:

O gaură neagră „fugară” a lăsat în urma sa o dâră de stele nou-născute

Telescopul Hubble a surprins ultimele clipe din viața unei stele, devorată de o gaură neagră „flămândă”

Ce a început să facă o gaură neagră la scurt timp după ce a fost creată de oameni în laborator?

Astronomii au găsit o gaură neagră monstruoasă chiar în vecinătatea noastră cosmică