Чорні діри є одними з найчарівніших об’єктів у Всесвіті, але вони залишаються невловимими, оскільки вони настільки неймовірно щільні, а їх сила тяжіння настільки сильна, що навіть світло не може уникнути їхнього розуміння. Щоб виявити чорні діри, що ховаються по всій космосу, дослідники звернулися до нової галузі досліджень, відомої як гравітаційно-хвильова астрономія.
Гравітаційні хвилі - це спотворення або брижі в тканині простору і часу, що утворюються рухом масивних предметів. У 2015 році астрономи вперше виявили рух гравітаційних хвиль за допомогою телескопів лазерного інтерферометра на базі Землі з гравітаційно-хвильової обсерваторії (LIGO) у Луїзіані та Вашингтоні. У цьому випадку пульсації були утворені бурхливим зіткненням двох масивних чорних дір, коорбітуючих навколо орбіти, відомих як двійкові чорні діри.
Використовуючи LIGO та інші технології спостереження, нове дослідження має на меті намалювати більш повне уявлення про чорні діри - конкретно ті, що належать до більш незрозумілої категорії, що називається чорними дірами середньої маси (IMBH).
"Коли я приєднався до LIGO, я зрозумів, що мої роки загального релятивістського моделювання чорних дір можуть бути привнесені для розробки нового астрофізичного полювання на ІМБХ", - розповів Space, Каран Джані, астрофізик з університету Вандербільт та головний автор дослідження. ком
ІМБХ потрапляють десь між супермасивними - принаймні в мільйон разів більшими за наше сонце - і чорними дірками зоряної маси - меншими, але все ж у п’ять - 50 разів більшими, ніж маса нашого сонця.
"IMBH дуже особливі у вступному десятилітті гравітаційно-хвильової астрономії. Серед усіх відомих астрофізичних джерел, які випромінюють гравітаційні хвилі, ми повідомляємо, що і LIGO, і LISA [Лазерна космічна антена інтерферометра] є найбільш чутливими до злиття ІМБХ", - сказав Яні. "За допомогою цих двох експериментів ми можемо практично оглянути всі бінарні дані IMBH у Всесвіті".
Однак астрономи ще не змогли безпосередньо виявити ці невловимі чорні діри середнього розміру, додав Джані. Таким чином, його підхід полягає у вивченні різних частот гравітаційних хвиль, що випромінюються чорними дірами, щоб краще зрозуміти діяльність ІМББ.
"Подібно до того, як симфонічний оркестр випускає звук через масив частот, гравітаційні хвилі, що випромінюються чорними дірами, трапляються з різною частотою та часом", - заявив Джані в заяві з університету Вандербільта. "Деякі з цих частот мають надзвичайно високу пропускну здатність, а деякі - низькочастотну, і наша мета в наступній ері астрономії гравітаційної хвилі - захопити багатосмугові спостереження обох цих частот, щоб" почути всю пісню ", це було, коли мова йде про чорні діри ".
Вважається, що IMBH - це насіння, з якого виростають надмасивні чорні діри. Наприклад, чорні діри можуть зростати, погризаючи інші чорні діри. В області падіння речовини, що оточує чорну діру, також відому як накопичувальний диск, сильні гравітаційні сили тягнуть довкола себе газ, зірки, пил і навіть інші чорні діри. Будь-який матеріал, який стає занадто близьким, ризикує просунутися повз горизонт події - точку, за якою він не може уникнути гравітаційного тягнення чорної діри.
"Щойно ІМБХ захопить чергову діру у своїй околиці, виникне шквал гравітаційного випромінювання", - сказав Джані для Space.com. "LIGO може захопити це випромінювання, якщо стикаються ці чорні діри."
Запропонована місія LISA - спільно під керівництвом Європейського космічного агентства та НАСА - зможе виявити та точно виміряти низькочастотні гравітаційні хвилі, що є складним завданням для сповіщувачів на Землі, через сейсмічний рух нашої планети або навіть коливання від проходження автомобіль. Запущений до запуску в 2034 році, LISA буде першим спеціалізованим космічним детектором гравітаційних хвиль.
"За допомогою місії LISA наше дослідження виявляє, що випромінювання від ІМБХ може бути зафіксовано як мінімум за кілька років до їх фатального зіткнення", - сказав Яні. "Це випромінювання буквально деформується простору-часу прямо за горизонтом ІМБК. На відміну від радіо- або рентгенівського сигналу, гравітаційне випромінювання не втрачає інформації, оскільки проходить мільярди світлових років, перш ніж дійти до нас".
Тому, поєднуючи спостереження від детекторів LIGO, які фіксують високочастотні гравітаційні хвилі, та майбутніх детекторів, таких як місія LISA, яка вимірює гравітаційні хвилі низької частоти, дослідники сподіваються заповнити прогалини в поточному розумінні чорних дір.
Їх дослідження було опубліковане 18 листопада в журналі Nature Astronomy.
- Зображення: Чорні отвори Всесвіту
- Чорні діри, що стикаються, можуть співати різні гравітаційні пісні
- Зробіть симфонічне подорож у чорну діру із «Метакосмосом»
