Az elkövetkező 10 évben szemtanúi lehetünk két feketelyuk egyesüléséből keletkező gravitációs hullámoknak

A csillagászoknak már nem kell sokkal többet várniuk arra, hogy egy pillantást vessenek a kozmosz egyik legnagyobb egyesülésére. Egy új tanulmány szerint a következő tíz év folyamán észlelni fogjuk a két szupermasszív fekete lyuk egyesülése által kiváltott gravitációs hullámokat. A tanulmány az első, ami a valódi világban gyűjtött adatokból és megfigyelésekből próbál előrejelzéseket készíteni, az eddig használt számítógépes modellek készítésével szemben.

“A szupermasszív fekete lyukak bináris egyesülésekor létrejövő gravitációs hullámok a legerősebbek az Univerzumban,” mondta Chiara Mingarelli a tanulmány vezető szerzője a Flatiron Intézet Számítási Asztrofizika Központ. “Ezek mellet teljesen eltörpül a LIGO [akik 2016-ban először észleltek egy fekete lyukak egyesülése által keltet gravitációs hullámot] által észlelt fekete lyuk egyesülések.”

A szupermasszív fekete lyukak egyesülésének észlelésével bepillantást nyerhetünk a galaxisok és a fekete lyukak fejlődésébe. Azonban a kutató számításai szerint, ha egy ilyen észlelés nem történik meg az elkövetkező tíz évben, akkor szükségessé válik a szupermasszív fekete lyukak egyesülési módjának és lehetőségének újravizsgálta.

A szupermasszív fekete lyukak a hatalmas galaxisok közepén találhatóak – közöttük a Tejútrendszernél is – és tömegük meghaladhatja a Nap tömegének millió vagy még akár a milliárdszorosát is. Összehasonlításképpen az eddig észlelt egyesülésnél a két fekete lyuk együtt nem érte el a Nap tömegének százszorosát.

Amikor két galaxis egyesül a szupermasszív fekete lyukaik az újonnan létrejövő galaxis közepe felé sodródnak. A tudósok feltevése szerint a fekete lyukak ezután egyre közelebb kerülnek egymáshoz és idővel egyesülnek. Ez a találkozás intenzív gravitációs hullámokat kelt, melyek fodrozódnak a téridő szövetén.

Amíg ezek a gravitációs hullámok rendkívül nagy erejűek, jelenleg még kívül esnek azon a hullámhossz tartományon, amit a LIGO és a Virgo kísérleteknél mérni tudnának. Ezek helyett az új szupermasszív fekete lyukak által keltett gravitációs hullámok utáni vadászat a pulzárokat használhatja majd ki, mint kozmikus metronómok. Ezek a gyorsan forgó csillagok egy folyamatos ritmussal küldenek ki rádió hullámokat. Ahogy az elhaladó gravitációs hullámok kinyújtják és összenyomják a Föld és a pulzár közötti teret ez a ritmus enyhén megváltozik. Ezeket a változásokat több földi pulzárfigyelő projekt is dokumentálja már jelenleg is.

A kutatók arra készítettek előrejelzéseket, hogy mennyi időbe telhet mire ezek a projektek először megpillanthatják majd a szupermasszív fekete lyukak egyesülésének jeleit. A csapat összegyűjtötte azokat a közeli galaxisokat, amik vélhetőleg egy pár szupermasszív fekete lyuknak adnak otthont. A kutatók ezt a térképet utána összevetették a közelben lévő pulzárokról már korábban készített térképpel és további számításokkal a két térkép adataiból meghatározták a hullámok észlelésének valószínűségét.

“Hogyha figyelembe veszik a pulzárok elhelyezkedését az égen, akkor alapvetően 100% az esélye annak, hogy észlelnek valamit az elkövetkező 10 évben,” mondta Mingarelli. “A lényeg az, hogy garantáltan kiválasztanak legalább egy helyi szupermasszív fekete lyuk párost.”

Az eredmények egyik meglepetése az volt, hogy mely galaxisoknál van a legnagyobb esély arra, hogy megpillantsák a szupermasszív fekete lyukak egyesülésének jeleit. A nagyobb galaxisok nagyobb fekete lyukakat és így erősebb gravitációs hullámokat is eredményeznek. Azonban a nagyobb fekete lyukak gyorsabban is egyesülnek, ezzel lecsökkentve az időt, amíg az általuk keltett hullámok észlelhetőek. Példaként a hatalmas méretű M87 galaxis 4 millió évig érzékelhető gravitációs hullámokat keltene, amíg mondjuk a lényegesen kisebb Sombrero galaxisnál ez 160 millió évig lenne érzékelhető .

A tudósok szerint a sikeres észlelés segítené az asztrofizikusokat abban, hogy jobban megértsék mi zajlik a galaxis egyesülésekor, azoknak a szívében és a mérések lehetővé tehetik több alapvető fizikai témájú tanulmány lebonyolítását is, amik eddig más módokon nem voltak elérhetőek.  A még párban lévő szupermasszív fekete lyukak számának ismerete, arra is segíthet választ adni, hogy a galaxisok milyen gyakran egyesülnek. Ennek az ismerete fontos lehet az Univerzum fejlődésének vizsgálatakor is.

Ha nem találják szupermasszív fekete lyukak egyesüléseinek a nyomait, az azt jelentheti, hogy a környező fekete lyuk párok tagjai között még több mint 3 fényéves – vagy egy parszek- távolság van. Ez nevezik Végső Parszek Problémának. A két fekete lyuk az idő múlásával egyre közelebb kerül egymáshoz mivel a keringésük energiája fokozatosan csökken a gravitációs hullámok képződése miatt, azonban ez a folyamat akár hosszabb időbe is telhet mint az Univerzum jelenlegi kora.

Forrás: nature.com

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.