Gravitationsbølger skabt af sorte huller i midten af ​​de fleste galakser

Gravitationsbølger kan produceres i hjertet af galaksen, siger en ny undersøgelse ledet af ph.d. studerende Joseph Fernandez ved Liverpool John Moores University. Han redegør for arbejdet i en præsentation den 3. april ved European Week of Astronomy and Space Science i Liverpool.

Gravitationsbølger er små krusninger i rumtiden, der spreder sig over hele universet. Når der sker en ændring i lufttrykket på Jorden, denne ændring bevæger sig udad i form af lydbølger. Analogt, når par af kompakte objekter som sorte huller eller neutronstjerner danner binære og roterer rundt om hinanden, gravitationsfeltet omkring dem ændrer sig, producerer tyngdekraftsbølger, der også bevæger sig udad.

Dette fænomen blev forudsagt af Albert Einstein i 1915. Amplituden af ​​disse krusninger blev forudsagt at være så lille, at Einstein troede, at de aldrig ville blive opdaget. Men i 2015 et århundrede efter at have lavet forudsigelsen, tyngdekraftsbølger blev observeret direkte for første gang

Disse stammer fra et par stjernemasse sorte huller (omkring 30 gange solens masse hver), som faldt sammen, og fusionerede til sidst.

Siden da, yderligere fire bekræftede observationer af tyngdekraftsbølger er blevet rapporteret at stamme fra disse systemer, og med LIGO- og VIRGO-forbedringerne i gang, vi forventer at se mange flere i den nærmeste fremtid.

Disse observationer viser, at sorte hul-fusioner er almindelige i universet. Imidlertid, forskere er stadig ikke sikre på, hvordan den slags binære systemer dannes. Dette skyldes, at de skal være på meget tætte eller meget excentriske baner for at kollapse på en sådan måde, at tyngdekraftsbølger kan observeres.

Fernandez og kolleger, herunder en anden ph.d. studerende Brown, har vist, at binære baner kan ændres af det sorte hul, der ligger i centrum af de fleste galakser, inklusive vores egen.

Et massivt sort hul resulterer i meget intense gravitationsfelter og ekstrem fysik. Hvis en kompakt binær skulle have et tæt møde med en, så ville den i de fleste tilfælde blive forstyrret, og dens komponent sorte huller eller stjerner ville blive adskilt.

Imidlertid, dette er ikke altid tilfældet.

Binære filer kan komme ud af tidevandsmødet uafbrudt under visse forhold, med deres baner under alvorlige ændringer. Ved at bruge Monte Carlo-simuleringer, Fernandez har vist, at overlevende sorte huls binære systemer kan blive stramme og excentriske, reducere fusionstiden med over en faktor 100 i 10 procent af tilfældene.

Dette kunne være tilstrækkeligt til at tvinge binære filer, der ikke ville smelte sammen inden for universets levetid, til at gøre det hurtigere, fører til observerbare gravitationsbølger.

Denne proces kan også vende det binære system orbitalplan, får de sorte huller til at kredse i den modsatte retning af deres begyndelsesbetingelser. Dette kan føre til negative effektive spin-værdier, som kunne bruges til at skelne denne mekanisme fra andre.