Sciencemag.cz
Doporučujeme
Nové výpočty na superpočítačích ukazují, co se může stát, pokud fúzují černé díry výrazně odlišné velikosti.
V roce 2005 Carlos Lousto z University of Texas (Brownsville) a jeho kolegové s pomocí superpočítačů vyřešili rovnice srážky černých děr. Obdobné numerické řešení předložily nezávisle a cca ve stejné době týmy z NASA a Caltechu. Když byly poprvé experimentálně pozorovány gravitační vlny, výsledky celkem přesně seděly. K této záležitosti byla (snad po vzoru Hawkinga) v roce 2000 uzavřena i speciální sázka, kterou prohrál nositel Nobelovy ceny za fyziku z roku 2018 Kip Thorne. Thorne totiž tvrdil, že numerické řešení je příliš obtížné a dříve se podaří detekce gravitačních vln.
Současná pozorování gravitačních vln z fúzí černých děr pomocí detektoru LIGO jsou ale omezena na černé díry (a neutronové hvězdy) určité velikosti, respektive určitého poměru vůči sobě. C. Lousto a jeho kolegové nyní provedli nové simulace, kdy se hmotnost obou černých děr od sebe výrazně liší – až do poměru 128:1. Výpočty jsou na hranici současných možností, bylo třeba k nim použít superpočítač Frontera v Texas Advanced Computing Center, aktuálně 8. nejrychlejší na světě. Těžko říct, kdy se vše podaří ověřit experimentálně – potřebujeme pokrok v detekční technice (oproti LIGO asi 100krát větší citlivost), ale samozřejmě také to, aby v našem okolí k příslušné události vůbec došlo.
Až dosud se podobný výpočet zkoušel provádět maximálně pro poměr 16:1. Z výsledků jako zajímavost vyplývá, že vzniklá černá díra se může pohybovat obrovskou rychlostí, až 5 000 km/s. To jí může umožnit opustit vlastní galaxii a dále se toulat vesmírem. Jde o řešení pouze jednoho konkrétního uspořádání, černé díry mohou mít různý moment hybnosti (spin), což také ovlivní výsledek srážky i parametry produkovaných gravitačních vln (jejich amplitudy, frekvence apod.).
Předpovědi by mohly sloužit i při návrhu budoucích detektorů gravitačních vln (LISA apod.). Mechanismy slučování černých děr by také mohly pomoci podrobněji chápat, jak mohou narůst do největších zaznamenaných velikostí – ať už jde o černé díry v centrech galaxií, nebo jiné.
Carlos O. Lousto et al, Exploring the Small Mass Ratio Binary Black Hole Merger via Zeno’s Dichotomy Approach, Physical Review Letters (2020). DOI: 10.1103/PhysRevLett.125.191102
Zdroj: University of Texas at Austin/Phys.org
Poznámky PH:
Jedna kniha od Kupa Thorna vyšla i česky: Černé díry a zborcený čas (v češtině 2004).
Určitá analogie: Planety mimo soustavu, černá díra mimo galaxii?
Na druhé straně poletující černé díry nedetekujeme. A asi se tím nemyslí galaktická jádra. Představa, že by galaxii mohla opustit její centrální černá díra, působí dost extrémně…? (Tam bude ovšem poměr hmotností s čímkoliv, co může pohltit, ještě úplně jinde…)
