Sciencemag.cz
Doporučujeme
Tedy přesněji řečeno – jde o hmotnost černých děr, které pozorujeme pomocí gravitačních vln při jejich slučování (ať už spolu, nebo s neutronovými hvězdami).
Problém je, že při těchto srážkách zaznamenáváme relativně mnoho černých děr příliš hmotných, řekněme nad hmotností 40 Sluncí. Observatoře LIGO a VIRGO takto detekovaly řadu černých děr s hmotnostmi nad 50 nebo i nad 100 Sluncí. Tyto objekty nemohou být „normální“ konečnou fází hvězd, hvězdy odpovídající velikosti (část hmotnosti zmizí při výbuchu supernovy atd.) by se už neudržely pohromadě. Samozřejmě jednou vzniklá černá díra dále roste, ale tolik s hmotnostmi výrazně nad 40 Sluncí by jich v datech být stejně nemělo.
Vědci z Havajské univerzity v Mānoa, Chicagské univerzity a Michiganské univerzity v Ann Arbor nyní navrhli nové řešení tohoto problému: černé díry rostou spolu s rozpínáním vesmíru, získávají hmotnost přímo z tohoto procesu.
Samozřejmě je to zase věc pro laika ne zrovna srozumitelná, nicméně podstata má být následující. Srážku černých děr modelujeme ve vesmíru, který se nerozpíná – je to tak jednodušší, a pokud srážka trvá několik sekund, je to zjednodušení rozumné. Nicméně proces sloučení černých děr může potenciálně trvat miliardy let. Během doby mezi vznikem dvojice černých děr a jejich případným splynutím se vesmír výrazně zvětší. Jemnější aspekty obecné teorie relativity prý naznačují možnost překvapivého jevu, který autoři studie nazvali „kosmologická vazba“. Elektromagnetické záření s rozpínám vesmíru chladne, ztrácí energii. Naopak černé díry by v případě existence kosmologické vazby mohly energii/hmotnost získávat, a to aniž by k tomu musely pohlcovat okolní hvězdy nebo mezihvězdný plyn.
Jak uvádí průvodní tisková zpráva University of Hawaii (Manoa), autoři výzkumu simulovali zrod, život a zánik milionů párů velkých hvězd. Všechny páry, u nichž obě hvězdy zanikly a vytvořily černé díry, pak byly od okamžiku vzniku černých děr propojeny s velikostí/expanzí vesmíru. Jak vesmír dále rostl, hmotnosti těchto černých děr rostly spolu s tím, jak se spirálovitě přibližovaly jedna k druhé. Výsledkem simulace bylo více hmotných černých děr při jejich fúzích, a současně také více fúzí jako takových. Když vědci porovnali data z detektorů LIGO a Virgo s příslušnou simulací, poměrně dobře se shodovala.
Nový model má být zajímavý tím, že k vysvětlení nezvyklých dat nevyžaduje žádné změny v našem současném chápání vzniku, vývoje nebo zániku hvězd. Stačí pouze zahrnout to, že reálné černé díry na rozdíl od těch idealizovaných neexistují ve statickém vesmíru.
Každopádně detektory gravitačních vln v příštích letech budou zvyšovat citlivost a dodávat nová data ve větším množství i kvalitě. Jednotlivé modely půjde tedy dobře testovat.
Kevin S. Croker et al, Cosmologically Coupled Compact Objects: A Single-parameter Model for LIGO–Virgo Mass and Redshift Distributions, The Astrophysical Journal Letters (2021). DOI: 10.3847/2041-8213/ac2fad
Zdroj: University of Hawaii at Manoa / Phys.org
Poznámka PH: Přiznávám nepochopení. Ovlivní rozpínání vesmíru vzdálenost černých děr od sebe (nebo jsou na to příliš gravitačně svázány)? Kde by se tedy brala ta dodatečná hmotnost?
Já vždycky myslel, že se Vesmír rozpíná kvůli černým dírám.
Bohužel autoři článku neumějí základy matematiky a ještě jim to schválí a otisknou. Ve 3D radiální vzdalování dávají do vztahu s hmotností detekovaných děr. Je zde výběrový problém citlivosti detekce. Srážky menších nejsou ve větší vzdálenosti detekovatelné. Naopak srážky velké jsou radiálně blízko méně časté. Objem sféry, kde mohou být v dané vzdálenosti, roste se vzdáleností nelineárně. V celém článku nemají nic i tom, jak by tyto geometrické problémy korigovali. Místo toho vymýšlí novou fyziku. Je to populární, ale zcela mimo.
Černé díry mohou vznikat kdykoli, protože vesmír má cca kritickou hmotnost, tzn. že při jeho rozpínání hmota neustále balancuje nad kolapsem, tzn. že se nad hustější oblastí uzavře horizont.
A teď se ukazuje, že je bias v optickém pozorování…
https://phys.org/news/2021-11-lack-massive-black-holes-telescope.html