Mustad augud on üks põnevamaid objekte universumis, kuid siiski jäävad need raskesti teostatavaks, kuna need on nii uskumatult tihedad ja nende raskusjõud on nii tugev, et isegi valgus ei pääse nende haardest. Kosmose kohal varjatud mustade aukude paljastamiseks on teadlased pöördunud areneva uurimisvaldkonna poole, mida tuntakse gravitatsioonilaine astronoomiana.
Gravitatsioonilised lained on moonutused ehk kortsud ruumi ja aja kangas, mille põhjustavad massiivsed objektid. 2015. aastal tuvastasid astronoomid gravitatsioonilainete liikumise esimest korda Louisiana ja Washingtoni maapealse laserinterferomeetri gravitatsioonilainete vaatluskeskuse (LIGO) teleskoopide abil. Sel juhul tekitasid laperdused kahe massiivse, koos tiirleva musta augu, mida tuntakse binaarsena musta auguna, vägivaldse kokkupõrke.
Kasutades LIGO ja muid vaatlustehnoloogiaid, on uue uuringu eesmärk maalida mustadest aukudest terviklikum pilt - täpsemalt nendest, mis kuuluvad keskmise massiga mustade aukude (IMBH) alla kuuluva varjamatuma kategooria alla.
"LIGO-ga liitudes sain aru, et minu aastatepikkust mustade aukude üldist relativistlikku simulatsiooni saab kasutada IMBH-de uue astrofüüsikalise jahi arendamiseks," rääkis Vanderbilti ülikooli astrofüüsik Karan Jani, uuringu juhtiv autor, vahendas Space. com
IMBH-d jäävad supermassiivsete - vähemalt miljon korda suuremate kui meie päike - ja tähemassiga mustade aukude vahele - väiksemateks, kuid siiski viis kuni 50 korda suuremaks kui meie päikese mass.
"IMBH-d on gravitatsioonilainete astronoomia avakümnendil väga erilised. Kõigi teadaolevate asfüüsiliste allikate hulgas, mis kiirgavad gravitatsioonilisi laineid, teatame, et nii LIGO kui ka LISA (laseri interferomeetri kosmoseantenn) on kõige tundlikumad IMBH-de ühinemiste suhtes," ütles Jani. "Nende kahe eksperimendi abil saame praktiliselt uurida kõiki IMBH binaare universumis."
Kuid astronoomid pole veel suutnud neid tabamatuid, keskmise suurusega mustaid auke otse tuvastada, lisas Jani. Seega on tema lähenemisviis uurida mustade aukude tekitatavate gravitatsioonilainete erinevaid sagedusi, et saada paremini aru IMBH aktiivsusest.
"Nagu sümfooniaorkester kiirgab heli kogu sagedusribades, tekivad mustade aukude kiiratavad gravitatsioonilained erinevatel sagedustel ja kellaaegadel," ütles Jani Vanderbilti ülikooli avalduses. "Mõni neist sagedustest on ülikõrge ribalaiusega, mõni aga madala ribalaiusega ja meie eesmärk järgmisel gravitatsioonilise laineastronoomia ajastul on jäädvustada mõlema sageduse mitmeribalised vaatlused, et" kogu lugu kuulda ". see oli siis, kui tegemist on mustade aukudega. "
Arvatakse, et IMBH-d on seemned, millest kasvavad ülimaitsvad mustad augud. Näiteks võivad mustad augud kasvada teiste mustade aukude üles kitkumisega. Musta auku ümbritsevas sissetungivate ainete piirkonnas, mida tuntakse ka akretsioonkettana, tõmbavad tugevad gravitatsioonijõud lähedalasuvat gaasi, tähti, tolmu ja isegi muid mustaid auke. Liiga lähedale sattunud materjalid võivad sündmushorisondist kaugemale tõmmata - punktist, millest kaugemale ei pääse musta augu gravitatsiooniline tõmme.
"Niipea kui IMBH on selle läheduses mõne teise musta augu kinni püüdnud, toimub gravitatsioonilise kiirguse puhkemine," rääkis Jani Space.com-ile. "LIGO suudab seda kiirgust tabada, kui need mustad augud kokku põrkuvad."
Kavandatav LISA missioon - mida juhivad ühiselt Euroopa Kosmoseagentuur ja NASA - suudab tuvastada ja täpselt mõõta madala sagedusega gravitatsioonilisi laineid, mis on maapealsete detektorite jaoks keeruline meie planeedi seismilise liikumise või isegi mööduvate vibratsioonide tõttu. auto. 2034. aastal turule viia plaanitav LISA oleks esimene spetsiaalne kosmosepõhine gravitatsioonilaine detektor.
"LISA missiooniga leitakse meie uuringus, et IMBH-de kiirgust saab registreerida vähemalt mõni aasta enne nende saatuslikku kokkupõrget," ütles Jani. "See kiirgus on sõna-sõnalt ruumi-aeg, mis deformeerub otse väljaspool IMBH-de sündmushorisonti. Erinevalt raadio- või röntgenisignaalist ei kaota gravitatsioonikiirgus teavet, kuna see rändab enne meie jõudmist miljardeid valgusaastaid."
Seetõttu ühendavad teadlased, ühendades kõrgsageduslikke gravitatsioonilisi laineid püüdvate LIGO-detektorite ja tulevaste detektorite, näiteks LISA-missiooni vaatlused, mis mõõdavad madala sagedusega gravitatsioonilisi laineid, teadlased lüngad mustade aukude praeguses mõistmises.
Nende uurimus avaldati 18. novembril ajakirjas Nature Astronomy.
- Pildid: Universumi mustad augud
- Põrkuvad mustad augud võivad laulda erinevaid gravitatsioonilisi laule
- Tehke sümfooniline teekond „Metacosmosega“ musta auku
