MIS JUHTUB, KUI MUSTAD AUGUD KOKKU PõRKUVAD?

Send

Tõeliselt suurepärase teadusliku teooria märk on tulemuste järgi, mida see ennustab, kui teete katseid või teete vaatlusi. Ja üks suurimaid teooriaid, mis eales välja pakutud, oli 20. sajandi alguses Albert Einsteini kirjeldatud relatiivsusteooria.

Lisaks sellele, et aitas meil mõista, et valgus on Universumi ülim kiirusepiirang, kirjeldas Einstein gravitatsiooni ennast kui kosmoseaja väändumist.

Ta tegi midagi enamat kui lihtsalt hunniku välja töötatud uusi selgitusi Universumi jaoks, ta tegi ettepaneku testide seeria kohta, mida saaks teha, et teada saada, kas tema teooriad on õiged.

Näiteks selgitas üks test täielikult, miks Merkuuri orbiit ei vastanud Newtoni ennustustele. Päeva teaduslike vahenditega võiks katsetada ka muid ennustusi, näiteks kiire laieneva kella abil aja laienemise mõõtmist.

Kuna gravitatsioon on tegelikult kosmoseaja moonutamine, ennustas Einstein, et kosmoseaja jooksul liikuvad massiivsed objektid peaksid tekitama lainetusi, nagu ookeani kaudu liikuvad lained.

Lihtsalt ringi kõndides jätate gravitatsioonilained, mis tihendavad ja laiendavad ruumi teie ümber. Need lained on aga uskumatult pisikesed. Laineid, mida suudame tuvastada, suudavad tekitada ainult kõige energilisemad sündmused terves Universumis.

Gravitatsioonilainete otsese tuvastamise tõest tõestuseks kulus üle 100 aasta. Laserinterferomeetri gravitatsiooniliste lainete vaatluskeskuse ehk LIGO füüsikud teatasid 2016. aasta veebruaris kahe enam kui miljardi valgusaasta kaugusel asuva massiivse musta augu kokkupõrkest.

Igas suuruses must auk võib põrkuda. Tavalised vanad tähemassiga mustad augud või supermassiivsed mustad augud. Sama protsess, lihtsalt täiesti erineval skaalal.

Alustame tähtede massiliste mustade aukudega. Need muidugi tekivad siis, kui supernoovas sureb meie Päikese massiga täht. Nii nagu tavalised tähed, võivad ka need massiivsed tähed olla binaarsüsteemides.

Kujutage ette tähekujulist udukogu, kus moodustuvad binaarsed tähed. Kuid erinevalt Päikesest on need kõik koletised, mille Päikese mass on mitu korda suurem ja kulutab tuhandeid kordi rohkem energiat. Kaks tähte tiirlevad üksteise kohal vaid paar miljonit aastat ja siis plahvatab üks supernoova. Nüüd on teil massiivne täht, mis tiirleb ümber musta augu. Ja siis teine täht plahvatab ja nüüd on teil kaks üksteise ümber tiirlevat musta auku.

Kui mustad augud lukustuvad üksteise ümber, kiirgavad nad gravitatsioonilaineid, mis põhjustab nende orbiidi lagunemise. Tegelikult on see selline mõtlemine. Mustad augud muudavad nende impulsi gravitatsioonilaineteks.

Nende nurkkiiruse vähenedes keerduvad nad sissepoole, kuni nad tegelikult põrkuvad. See, mis peaks olema teadaoleva Universumi üks energilisemaid plahvatusi, on täiesti pime ja vaikne, sest miski ei pääse mustast august. Ei mingit kiirgust, valgust, osakesi, karjeid, mitte midagi. Ja kui puistate kokku kaks musta auku, saate lihtsalt massiivsema musta augu.

Gravitatsioonilained lagunevad sellest silmapaistvast kokkupõrkest välja nagu lained läbi ookeani ja see on tuvastatav enam kui miljardi valgusaasta jooksul.

Täpselt nii juhtus selle aasta alguses LIGO teadaandega. See tundlik seade tuvastas gravitatsioonilained, mis tekkisid siis, kui kaks 30 päikese massiga musta auku põrkasid umbes 1,3 miljardi valgusaasta kaugusel.

Ka see polnud ühekordne sündmus - nad avastasid veel ühe kokkupõrke kahe teise tähemassi musta auguga.

Tavalised tähemassiga mustad augud pole ainsad, mis kokku põrkavad. Supermassiivsed mustad augud võivad ka põrkuda.

Mida me võime öelda, on peaaegu iga universumi galaktika keskmes supermassiivne must auk. Linnutee üks on Päikese massist enam kui 4,1 miljonit korda suurem ja Andromeda keskmes olev mass arvatakse olevat Päikese massist 110–230 miljonit korda suurem.

Mõne miljardi aasta jooksul on Linnutee ja Andromeda põrumas ning algavad ühinemisprotsess. Kui Linnutee must auk ei pääse sügavasse kosmosesse, hakkavad kaks musta auku üksteist tiirlema.

Just tähtede massiliste mustade aukude abil kiirgavad nad nurkkiirust gravitatsioonilainete kujul ja spiraali lähemale ja lähemale. Mingil hetkel liituvad kaks musta auku kaugemas tulevikus veelgi ülivõrremaks mustaks auku.

Linnutee ja Andromeda liituvad Milkdromedaga ning jätkavad miljardite aastate jooksul uute galaktikate kogumist, nende mustade aukude väljakaevamist ja kollektiivi masseerimist.

Mustad augud võivad absoluutselt põrkuda. Einstein ennustas selle tekitatavaid gravitatsioonilisi laineid ja nüüd on LIGO neid esimest korda täheldanud. Paremate tööriistade väljatöötamisel peaksime nende ekstreemsete sündmuste kohta üha rohkem õppima.