Sciencemag.cz
Doporučujeme
Černé díry ve spojující se dvojici nemusí růst stejným tempem.
Vědci z Coloradské univerzity v Boulderu možná vyřešili jednu ze záhad týkajících se gravitačních vln. Studie přináší nové poznatky o tom, jak se menší galaxie mohly během miliard let spojovat a vytvářet větší a složitější galaxie, jako je Mléčná dráha.
Při slučování galaxií jejich centrální masivní černé díry krouží kolem sebe, až se nakonec srazí. Tyto srážky pak vytvářejí gravitační vlny.
Dosud detekované gravitační vlny byly ale mnohem větší, než vědci odhadovali. V nové studii Julia Comerford a Joseph Simon z CU Boulder možná našli vysvětlení.
Pomocí pozorování skutečných galaxií a počítačových simulací tým objevil něco, co vědci dosud nezohledňovali: když se menší supermasivní černá díra spojí s větší, zdá se, že menší černá díra mezitím získala relativně velkou hmotnost. Proto pak fúze generuje i silnější gravitační vlny.
Supermasivní černé díry, stejně jako galaxie samotné, mají nejrůznější velikosti. Některé z těchto objektů jsou skutečně obrovské, s hmotností rovnající se miliardám Sluncí. Jiné jsou stále masivní, ale o několik řádů méně, s hmotností milionkrát větší než Slunce.
Po celá léta mnoho vědců studujících gravitační vlny nevěřilo, že menší černé díry mají při fúzi nějaký význam. Byly příliš malé, aby mohly významně přispět k gravitačnímu vlnovému pozadí.
Slučování galaxií může být ale dost chaotická záležitost. Když se dvě galaxie spojí, plyn z těchto galaxií se začne stahovat k supermasivním černým dírám v jejich středech. Tento plyn tvoří mrak ve tvaru koblihy (poznámka: „doughnut“, tedy ty americké, torus) mimo černé díry, které se navzájem obíhají. Část tohoto plynu padá zpět do černých děr a tím je zvětšuje.
Provedené simulace však naznačují něco překvapivého: černé díry ve spojující se dvojici nemusí růst stejným tempem. „Masivnější černá díra se nachází blíže ke středu prstence, kde plynu není tolik,“ řekla J. Comerford. „Menší černá díra je dále, takže je blíže k místu, kde se nachází plyn.“ Výsledný rozdíl v rychlosti růstu může mít velký význam.
Stačí, aby aby menší černé díry rostly o 10 % více než ty větší, a odhady gravitačních vln se budou shodovat s měřeními z experimentu NANOGrav.
Julia M. Comerford et al, Preferential Accretion onto the Secondary Black Hole Strengthens Gravitational-wave Signals, The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/ae1133
Zdroj: University of Colorado, Boulder / Phys.org, přeloženo, zkráceno
Poznámka: „velikostí“ gravitačních vln se zde myslí amplituda, míra deformace časoprostoru (?).
gravitacni vlna ma stejne jako jina vlna amplitudu a frekvenci, pripadne pokud je to vlnovy balik tak prubeh amplitud a frekvenci podle toho jak rychle to rotuje a v jake konfiguraci cerne diry do sebe narazi.
zajimave je i kmitani gravitacni vlny, deformuje prostor ve vsech smerech jako y prostor pulsoval.
Řekl bych, že z toho prvního výsledku NANOGrav, který na hranici citlivosti ověřil, že nanohertzové gravitační vlny pravděpodobně existují, dělají příliš velké závěry. Ty vlny mají frekvenci kolem třiceti let a tak bude potřeba měřit dalších aspoň sto padesát let, aby se z těch dat daly dělat nějaké závěry.