Sciencemag.cz
Doporučujeme
Problém tří těles nemá obecné analytické řešení.
Arend Moerman z nizozemské Leiden University obhájil svou diplomovou práci o simulaci chaotických interakcí tří černých děr. Simulace, které provedl společně s vědci z Leidenu a Oxfordu, ukazují, že lehčí černé díry mají tendenci se vzájemně vystřelovat do vesmíru, zatímco těžší se budou slučovat.
Problém tří těles nemá obecné analytické řešení, postupuje se obvykle numericky. Také v tomto případě zahrnoval postup simulaci, co se stane v nejbližším okamžiku, a tato data se pak použila jako vstupní do další iterace.
Příslušný simulační program použili již dříve Tjarda Boekholt (University of Oxford) a Simon Portegies Zwart (Leiden Observatory, Leiden University). Nový, rozšířený kód zohledňuje ale navíc i Einsteinovu teorii relativity. To je důležité, protože v případě těžkých objektů, jako jsou černé díry, se už výsledky spočítané podle newtonovské a relativistické fyziky mohou podstatněji lišit.
Autoři v nové studii postupně u tří interagujících černých děr měnili jejich hmotnosti. Začali s hmotností jednoho Slunce a pokračovali až k hmotnosti miliardy Sluncí. Kolem 10 milionů hmotností Slunce se objevil bod zlomu. V simulacích se černé díry, které jsou lehčí než přibližně 10 milionů Sluncí, většinou vzájemně vystřelily prostřednictvím gravitačního praku. Černé díry těžší se naopak mají tendenci spojovat (ne najednou: nejprve 2, 3. později). Děje se tak v důsledku poklesu jejich kinetické energie, která se přeměňuje na vyzařované gravitační vlny.
Popsaný mechanismus snad také ukazuje, jak/proč vlastně těžké až supertěžké černé díry dále rostou – mají čím dál větší pravděpodobnost spolu dále fúzovat.
Tjarda C. N. Boekholt et al, Relativistic Pythagorean three-body problem, Physical Review D (2021). DOI: 10.1103/PhysRevD.104.083020
Zdroj: Netherlands Research School for Astronomy / Phys.org
