Sciencemag.cz
Doporučujeme
Při fúzi černých děr může v důsledku vyzařování gravitačních vln a zákona zachování hybnosti dojít k tomu, že výsledný objekt získá dostatečnou únikovou rychlost, aby přímo opustil galaxii – ve většině galaxií by mělo stačit asi 5 000 km/s.
Vijay Varma (California Institute of Technology, Cornell University) Maximiliano Isi a Sylvia Biscoveanu (oba Massachusetts Institute of Technology) nyní vyvinuli novou metodu, která podle měření gravitačních vln umožňuje předpovědět, kdy výsledná černá díra zůstane součástí galaxie a kdy bude vyvržena ven. Na základě toho by bylo možné získat nové nástroje k testování obecné teorie relativity a také k evoluci galaxií včetně supermasivních černých děr (cca: kdy nevzniknou, protože objekt dříve opustí oblast s větší koncentrací hmoty).
Při oběhu černých děr v binárním systému kolem společného těžiště odnášejí energii gravitační vlny a objekty obíhají ve stále kratší vzdálenosti. Pokud v systému navíc existují nějaké asymetrie a gravitační vlny nejsou vyzařovány rovnoměrně, ztráta hybnosti se pak při sloučení černých děr projeví jako zpětný náraz (tisková zpráva to srovnává se zpětným nárazem pušky při výstřelu). Většina tohoto efektu nastane právě během fúze (kdy je vyzařování gravitačních vln nejsilnější) a ta stihne proběhnout, takže případně vyvržena ven z galaxie je až sloučená černá díra.
Proces ukazuje animace z Youtube, kde dochází k fúzi různě těžkých černých děr o hmotnostech 35 a 25 Sluncí. Výsledný objekt je podle všeho odstřelen cca kolmo na původní rovinu oběhu kolem společného těžiště. Šipky ukazují vlastní rotaci černých děr, růžová šipka oběžnou hybnost; jejich interakce způsobují kolísání orbitální roviny v průběhu vývoje systému. Modré a červené obrazce odpovídají vzorům vyzařovaných gravitačních vln.
Kredit: Vijay Varma
Popsané modely jsou prozatím založeny na superpočítačových simulacích při numerickém řešení rovnic obecné teorie relativity. Ukazuje se, že měření gravitačních vln nám může poskytnout velké množství informací. Detektory LIGO a Virgo by již v příštích letech po několika upgradech mohly být dostatečně citlivé pro měření, které by umožnilo předpovídat sílu „zpětného rázu“ a další osud vzniklé černé díry a tím platnost nových modelů ověřovat.
Vijay Varma et al. Extracting the Gravitational Recoil from Black Hole Merger Signals, Physical Review Letters (2020). DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.101104
Zdroj: Cornell University/Phys.org
Další vizualizace/animace procesu fúze černých děr: https://vijayvarma392.github.io/binaryBHexp/
