Descoperirea rotirii binare a găurilor negre ar putea face lumină asupra duratei de viață a stelelor și a teoriei relativității

Potrivit lui Vijay Varma, bursier postdoctoral Klarman în fizică la Colegiul de Arte și Științe, obiectivul principal al astrofizicii undelor gravitaționale este să cunoască și să identifice rotirea găurilor negre binare. Calculând viteza de centrifugare și masele sistemelor binare de găuri negre în care două obiecte astronomice super-compacte orbitează una pe cealaltă, folosind unde gravitaționale emise pe măsură ce obiectele fuzionează, oamenii de știință pot obține informații despre subiecte mai profunde în astrofizică, inclusiv durata de viață a stelelor și a teoriei relativității generale. În „New spin on LIGO-Virgo binary black găuri”, publicat în Physical Review Letters pe 29 aprilie 2021, Varma și asociații săi au sugerat o nouă abordare a examinării găurilor negre binare prin identificarea fiecărei găuri negre componente individuale prin rotiri – mai degrabă decât prin masele lor – ceea ce duce la o analiză îmbunătățită a studiului.

Oamenii de știință au folosit noua abordare pentru a studia datele binare ale găurilor negre colectate de detectoarele de unde gravitaționale LIGO și Fecioară. „În loc să încercăm să analizăm rotația celui mai ușor și mai greu dintre cele două obiecte, așa cum se face în mod normal, deducem atributele obiectelor cu rotația cea mai mică și cea mai mare”, a scris omul de știință. Acest lucru se concentrează pe rotirile găurilor negre, mai degrabă decât pe masele lor, acordă atenție analizelor de rotire binare în care masele celor două găuri negre sunt aproape egale. „Am înțeles că pentru aranjamentele în care cele două găuri negre din binar au mase similare sau aproape de aceleași mase, este dificil să determinăm rotirea”, a spus Biscoveanu. Grupul a reformulat problema pentru a privi direct la rotirea găurii negre cu cea mai mică viteză de rotire și gaura neagră cu cea mai mare viteză de rotire. Varma și asociații săi (autorul principal Sylvia Biscoveanu, Salvatore Vitale și Maximiliano Isi, toți de la Massachusetts Institute of Technology) au fost încântați să continue această linie de studiu în timp ce analizează datele din GW190521, un sistem binar de gauri neagre descoperit de LIGO, un sistem foarte fin care identifică undele gravitaționale din obiecte astronomice, inclusiv găurile negre. Acest sistem este impresionant, au spus oamenii de știință, deoarece este cel mai masiv detectat până în prezent și arată, de asemenea, dovezi pentru un mod unic de rotire care nu a fost observat anterior.

„Suntem deosebit de fascinați de sistemele care au rotiri deoarece oferă o mulțime de date astrofizice care ne pot explica cum au fost produse aceste rotiri binare în primul rând”, a spus Varma, un expert în „modele surogate” emergente, care permit oamenilor de știință să descopere proprietățile găurilor negre pe baza simulărilor supercomputerului. Găurile negre sunt uimitor de dense și de grele, a spus Varma, de obicei de 10 până la 30 de ori mai voluminoase decât soarele, uneori mai grele, dar ambalate în spațiu de dimensiunea Hawaii. Biscoveanu a comparat măsurarea centrifugării și a masei unei abordări binare a găurii negre cu calcularea dulceaței și a temperaturii a două sucuri. „Ați calcula dulceața celui mai dulce suc și temperatura sucului rece pe care îl gustați”, a spus ea. „Nu ați încerca să calculați dulceața sucului răcit, deoarece aceasta este o întrebare complicată, mai ales dacă ambele au aceeași temperatură.” Oamenii de știință au spus că studierea găurii negre care se învârt cel mai rapid îi ajută să afle mai multe despre sistemele individuale de găuri negre binare sau despre un grup întreg de găuri negre binare, precum cele recunoscute prin unde gravitaționale prin colaborarea LIGO. „Sunt indicii despre cum stelele cresc și produc găuri negre”, a spus Varma. „Putem urmări etapele inițiale ale creșterii și putem încerca să cunoaștem misterele astrofizicii găurilor negre”. Sursa: robologiclab.com