Fúze GW190412 odhalila, že zpětný ráz se pohybuje rychleji než 50 km/s. Gravitační vlny umožnily rekonstrukci jeho 3D pohybu.
Výzkumná skupina vedená institutem Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE) na University of Santiago de Compostela (Španělsko) poprvé určila jak rychlost a směr zpětného zpětného zpětného zpětného zpětného zpětného zpětného vzparu nově vytvořeného černá díra vytvořeno kolizí dvou dalších. Zjištění, zveřejněná v Astronomie přírodyPoskytněte čerstvé poznatky o některých nejextrémnějších událostech ve vesmíru.
Gravitační vlny (GWS) jsou vlnky v časoprostoru, které se šíří ven ze svých zdrojů rychlostí světla a nesou informace o násilných procesech, které je generovaly. Otevírají zcela nový observační kanál, který vědcům umožňuje studovat astrofyzikální události, které nevyzařují žádné světlo-jako jsou fúze černé díry-a také pro hlubší pochopení jevů, které dělají, včetně supernov a kolizí neutronů.
Od předpovědi Einsteina po první detekci
Einstein poprvé předpověděl existenci Gravitační vlny V roce 1916, ale jejich slabost je činí mimořádně obtížné odhalit. Jejich pozorování vyžaduje detektory extrémní citlivosti a astrofyzikálních událostí nesmírného násilí, jako jsou fúze černé díry, supernova nebo dokonce Velký třesk sám.
Kvůli těmto výzvám k první detekci nedošlo až o století později, v září 2015, kdy pokročilé Ligo Observatorie v Hanfordu (Washington) a Livingston (Louisiana) zaznamenaly GW150914. Tento signál pocházel ze sloučení dvou černých děr, každý zhruba 30násobek hmotnosti slunce. Od té doby bylo identifikováno téměř 300 událostí, což vědcům umožnilo začít mapovat populace černých děr napříč vesmírem a testovat limity gravitace za nejextrémnějších podmínek.
Jedním z nejvýraznějších důsledků fúzí černých děr je zpětný ráz. Jak se dvě černé díry kombinují, výsledná černá díra emituje gravitační vlny nerovnoměrně v různých směrech. Tato asymetrie tlačí zbytkovou černou díru pryč v „kopu“, který může dosáhnout tisíců kilometrů za sekundu – někdy dostatečně rychle, aby černá díra unikla galaxii, kterou obývá.
Deset let po první detekci gravitačních vln, vědci z University of Santiago de Compostela, Pennsylvania State University a Čínská univerzita v Hongkongu nyní dosáhli prvního měření rychlosti a směru takového zpětného rázu. Jejich analýza se zaměřila na GW190412, událost pozorovanou v roce 2019 během třetího pozorovacího běhu detektorů pokročilých ligo a virgo, které zachytily sloučení dvou černých děr nerovné hmoty.
Měření zpětného rázu
Gravitační vlny emitované v různých směrech vypadají velmi odlišně, což nám umožňuje pochopit, kde přesně jsme kolem zdroje. Proto se signály významně liší v závislosti na poloze pozorovatele vzhledem k zpětnému rázu, což nám umožňuje poznat jeho směr s ohledem na signálu definovanou zdrojem a zemí. Kromě toho nám GR říká rychlost zpětného rázu vzhledem k měření hmot a otočení zdroje. S tím můžeme zcela charakterizovat zpětný ráz.
Prof. Juan Calderon-Bustillo, výzkumný pracovník IGFAE a vedoucí autor, to vysvětluje s analogií hudby: „Fúze černé díry lze chápat jako superpozice různých signálů, stejně jako hudba orchestru v souladu s tím, že je v souladu s porozuměním. to. “
Tým dospěl k závěru, že zpětný ráz zbytku GW190412 překročil 50 km/s-dost na to, aby vyloučil černou otvoru z globulárního shluku-a určil jeho směr zpětného rázu vzhledem k Zemi, orbitální úhlovou hybnou hybnost systému a binární separační čáru před fúzí.
„S touto metodou jsme přišli v roce 2018. Ukázali jsme, že to umožní měření kop pomocí našich současných detektorů v době, kdy jiné existující metody vyžadovaly detektory, jako je Lisa, což bylo více než deset let,“ říká Calderon-Bustillo. „Bohužel, v té době, Advanced Ligo a Panna nezjistili signál s“ hudbou z různých nástrojů „, který by mohl umožnit měření kopu. Byli jsme si však jisti, že by se jedna taková detekce měla stát brzy. Bylo velmi vzrušující detekovat GW190412 jen o rok později, všiml jsme si, že by to bylo možné měřit, a vlastně jsme to udělali!“ Vzpomíná.
Dr. Koustav Chandra, postdoktorandský výzkumný pracovník ve státě Penn State, říká: „Toto je jeden z mála jevů v astrofyzice, kde nejen detekujeme něco-rekonstruujeme úplný 3D pohyb objektu, který je miliardy lehkých let pryč.“
Budoucí perspektivy a detekce světlic
Měření směru zpětných zpětných pramenů může otevřít cesty pro studium fúzí černé díry s gravitačními i elektromagnetickými signály.
„Fúze černé díry v hustém prostředí mohou vést k detekovatelným elektromagnetickým signálům-známým jako světlice-, protože zbytková černá díra prochází husté prostředí jako aktivní galaktické jádro (AGN),“ říká Samson Leong, student Ph.D na čínské univerzitě v Hongkongu a spoluautor článku. „Protože viditelnost světlice závisí na orientaci zpětného rázu vzhledem k Zemi, měření zpětných renolů nám umožní rozlišovat mezi skutečným párem signálu GW-EM, který pochází z BBH a spravedlivou náhodou.“
Reference: „Úplné měření zpětného zpětného rázu prostřednictvím režimů gravitační vlny vyššího řádu“ od Juan Calderón Bustillo, Samson HW Leong a Koustav Chandra, 9. září 2025, Astronomie přírody.
Dva: 10.1038/S41550-025-02632-5
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
