Forskere begejstrede af observationer, der tyder på dannelsesscenarier

Fysikere har beskrevet, hvordan observationer af gravitationsbølger begrænser de mulige forklaringer på dannelsen af ​​sorte huller uden for vores galakse; enten roterer de langsommere end sorte huller i vores egen galakse, eller også snurrer de hurtigt, men 'tumles rundt' med spins tilfældigt orienteret efter deres bane.

Papiret, udgivet i Natur , er baseret på data, der opstod efter skelsættende observationer af gravitationsbølger fra LIGO gravitationsbølgedetektoren i 2015 og igen i 2017.

I vores egen galakse har vi været i stand til elektromagnetisk at observere sorte huller i kredsløb om stjerner og kortlægge deres adfærd - især deres hurtige spinning.

Gravitationsbølger bærer information om den dramatiske oprindelse af sort, som ellers ikke kan opnås. Fysikere konkluderede, at de første opdagede gravitationsbølger, i september 2015, blev produceret i løbet af den sidste brøkdel af et sekund af fusionen af ​​to sorte huller til at producere en enkelt, mere massivt spinnende sort hul. Kollisioner af to sorte huller var blevet forudsagt, men aldrig observeret.

Som sådan, gravitationsbølger præsenterer den bedste og eneste måde at få et dybt kig på populationen af ​​binære sorte huller med stjerner uden for vores galakse. Dette papir fastslår, at de sorte huller set via gravitationsbølger er forskellige fra dem, der tidligere er set i vores galakse på en af ​​to mulige måder.

Den første mulighed er, at de sorte huller spinder langsomt. Hvis det er tilfældet, tyder det på, at der sker noget andet med stjernerne, der danner disse sorte huller, end dem, der er observeret i vores galakse.

Den anden mulighed er, at de sorte huller spinder hurtigt, meget som dem i vores galakse, men er blevet 'tumlet' under dannelsen og er derfor ikke længere på linje med kredsløbet. Hvis dette er tilfældet, det ville betyde, at de sorte huller lever i et tæt miljø - højst sandsynligt inden for stjernehobe. Det ville give en betydeligt mere dynamisk formation.

Der er, imidlertid, også chancen for, at begge muligheder er sande - at der er tilfælde af sorte huller, der spinder langsomt i marken, og tilfælde af sorte huller, der spinder hurtigt i et tæt miljø.

Dr Will Farr, fra School of Physics and Astronomy ved University of Birmingham, forklaret, "Ved at præsentere disse to forklaringer på den observerede adfærd, og udelukker andre scenarier, vi giver dem, der studerer og forsøger at forklare dannelsen af ​​sorte huller, et mål at ramme. På vores felt, at kende spørgsmålet, der skal stilles, er næsten lige så vigtigt som at få svaret i sig selv."

Professor Ilya Mandel, også fra University of Birmingham, tilføjet "Vi vil vide, hvilken forklaring der er rigtig inden for de næste par år. Dette er noget, der kun er blevet muliggjort af LIGO-detekteringer af gravitationsbølger i de sidste par år. Dette felt er i sin vorden; jeg er overbevist om, at i den nærmeste fremtid vil vi se tilbage på disse første par påvisninger og rudimentære modeller med nostalgi og en meget bedre forståelse af, hvordan disse eksotiske binære systemer dannes."

Holdet blev ledet af forskere fra University of Birmingham i Storbritannien sammen med University of Maryland, University of Chicago og Kavli Institute for Theoretical Physics i USA.