Det sorte hul kvidrer altid to gange:Forskere finder spor til at tyde formen af ​​sorte huller

Et hold af gravitationsbølgeforskere ledet af ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) rapporterer, at når to sorte huller kolliderer og smelter sammen, det resterende sorte hul "kvidrer" ikke en gang, men flere gange, udsender gravitationsbølger - intense krusninger i stoffets rum og tid - der afslører information om dets form. Deres undersøgelse er blevet offentliggjort i Kommunikationsfysik .

Sorte huller er blandt de mest fascinerende objekter i universet. På deres overflade, kendt som begivenhedshorisonten, tyngdekraften er så stærk, at ikke engang lys kan undslippe. Som regel, sorte huller er tavse genstande, der sluger alt, der falder for tæt på dem; imidlertid, når to sorte huller støder sammen og smelter sammen, de producerer en af ​​de mest katastrofale begivenheder i universet:På en brøkdel af et sekund, et stærkt deformeret sort hul dannes og frigiver enorme mængder energi, når det sætter sig til sin endelige tilstand. Dette fænomen giver astronomer en unik chance for at observere hurtigt skiftende sorte huller og udforske tyngdekraften i sin mest ekstreme form.

Selvom kolliderende sorte huller ikke producerer lys, astronomer kan observere de opdagede gravitationsbølger, de skaber - krusninger i rummets og tidens struktur. Forskere spekulerer i, at efter en kollision, opførselen af ​​det resterende sorte hul er nøglen til at forstå tyngdekraften og bør indkodes i de udsendte gravitationsbølger.

I artiklen offentliggjort i Kommunikationsfysik , videnskabsmændene, ledet af OzGrav alumnus prof. Juan Calderón Bustillo, rapporterer, hvordan gravitationsbølger koder formen af ​​sammensmeltede sorte huller, når de sætter sig i deres endelige form.

Kandidatstuderende og medforfatter Christopher Evans fra Georgia Institute of Technology (U.S.) siger, "Vi udførte simuleringer af sorthulskollisioner ved hjælp af supercomputere og sammenlignede derefter den hurtigt skiftende form af det resterende sorte hul med de gravitationsbølger, det udsender. Vi opdagede, at disse signaler er langt mere rige og komplekse, end man normalt tror, giver os mulighed for at lære mere om den stærkt skiftende form af det sidste sorte hul."

Gravitationsbølgerne fra kolliderende sorte huller er simple signaler kendt som "kvidren". Når de to sorte huller nærmer sig hinanden, de udsender et signal med stigende frekvens og amplitude, der angiver kredsløbets hastighed og radius. Prof. Calderón Bustillo siger, "Signalets tonehøjde og amplitude stiger, efterhånden som de to sorte huller nærmer sig hurtigere og hurtigere. Efter kollisionen, den sidste rest af sorte hul udsender et signal med en konstant tonehøjde og faldende amplitude - som lyden af ​​en klokke, der bliver slået." Dette princip er i overensstemmelse med alle gravitationsbølgeobservationer indtil videre, når man studerer kollisionen fra toppen.

Imidlertid, undersøgelsen fandt, at der sker noget helt andet, hvis kollisionen observeres fra "ækvator" i det sidste sorte hul. "Da vi observerede sorte huller fra deres ækvator, vi fandt ud af, at det sidste sorte hul udsender et mere komplekst signal, med en tonehøjde, der går op og ned et par gange, før den dør, " siger prof. Calderón Bustillo. "Med andre ord, det sorte hul kvidrer faktisk flere gange."

Holdet opdagede, at dette er relateret til formen af ​​det sidste sorte hul, som fungerer som en slags gravitationsbølgefyrtårn:"Når de to oprindelige sorte huller er af forskellig størrelse, det sidste sorte hul ligner oprindeligt en kastanje, med en spids på den ene side og en bredere, glattere ryg på den anden, " siger Bustillo. "Det viser sig, at det sorte hul udsender mere intense gravitationsbølger gennem dets mest buede områder, som er dem, der omgiver dens spids. Dette skyldes, at det resterende sorte hul også spinder, og dets spids og bagside peger gentagne gange på alle observatører, producerer flere kvidren."

Medforfatter Prof. Pablo Laguna, tidligere formand for School of Physics ved Georgia Tech og nu professor ved University of Texas i Austin, sagde, "Mens en sammenhæng mellem gravitationsbølgerne og det sidste sorte huls opførsel længe har været formodet, vores undersøgelse giver det første eksplicitte eksempel på denne form for relation."