O gaură neagră ar fi putut fi ejectată din propria galaxie

În ultimele zile, cu toții ne-am încântat de noua imagine glorioasă a găurii negre a Căii Lactee. Dar pentru o clipă, s-ar putea să dorim să facem o pauză și să ne aducem omagiu unui abis singuratic din univers care ar fi putut fi smuls din propria sa galaxie.

Joi, în aceeași zi în care Evenimentul Horizon Telescope Collaboration ne-a adus o imagine viscerală a Săgetător A*, astronomii au anunțat că undeva în cosmos, două găuri negre s-ar fi putut fuziona cu suficientă forță pentru a elimina literalmente vidul rezultat din existență. . .

Da, asta înseamnă că ar putea exista un abis monstruos care se cufundă în univers chiar acum. Dar nu intrați în panică.

„Spațiul este incredibil de vast. Probabilitatea ca gaura neagră să întâlnească orice altceva este foarte mică”, a spus Vijay Varma, cercetător postdoctoral la Institutul Albert Einstein și autor principal al unui studiu despre vidul abandonat, publicat pe 12 mai în Physical Review Letters. . . „Practic vorbind, este doar o gaură neagră liberă care nu va face nimic”.

Și, potrivit lui Varma, există o posibilitate puternică ca această fuziune, numită GW200129, să fi distrus doar pe jumătate gaura neagră de origine. „Nu se știe dacă gaura neagră a fost neapărat ejectată din galaxia gazdă”, a spus el. „Ceea ce putem spune cu mai multă încredere este că, dacă gaura neagră s-a format în aceste clustere de stele numite clustere globulare… cel mai probabil a fost ejectată din cluster”.

Cu alte cuvinte, abisul șters ar fi putut scăpa de izolarea completă, dar aproape sigur este într-un fel de excursie cu hipermotor cosmic.

Călătoria unui gol pierdut

Spațiul este punctat cu galaxii precum Calea Lactee, iar galaxiile sunt punctate cu stele precum soarele nostru.

Când una dintre acele stele implodește și toată materia ei devine un punct singular, se formează o gaură neagră. Și uneori există regiuni intergalactice în care stelele se adună împreună, crescând probabilitatea unei petreceri cu găuri negre. Cei care amestecă găuri negre sunt uneori prinși într-un vals la această întâlnire periculoasă și formează ceea ce este cunoscut sub numele de sistem de găuri negre binar, ceea ce înseamnă că două dintre ele sunt blocate pe o orbită. În cele din urmă, acele orbite tind să se ciocnească și să forțeze gropile fără fund să se fuzioneze.

GW200129 a urmat cu sârguință toți acești pași și, mulțumită revoluționarului Observator al undelor gravitaționale cu interferometru laser, sau LIGO, cercetătorii au capturat recent veniturile fuziunii sub formă de unde gravitaționale.

Dar Varma și echipa sa au vrut să urmărească călătoria lui GW200129 dincolo chiar și de fuziunea colosală care a rupt țesătura spațiului și timpului. Timp de zeci de ani, spune Varma, experții au teoretizat că astfel de fuziuni de găuri negre care distrug spațiul ar putea crea un fel de recul numit „lovitură de viteză”.

Aceasta este ceea ce este.

Atunci când oricare două obiecte se ciocnesc unul de celălalt, legile fizicii spun că impulsul lor trebuie conservat. Elementul rezultat trebuie să rețină suma vitezei celor două anterioare și să continue să se miște cu o forță netă. Ca atare, se crede că găurile negre urmează aceeași regulă, prin care „lovesc” un vid derivat din fuziune în exterior cu o anumită viteză sau viteză de lovire. Este ca și când trageți cu o armă într-un joc video, există recul care face mai greu să loviți ținta, deoarece vă împinge personajul. Această mișcare înapoi are loc datorită conservării impulsului.

Dacă viteza de deplasare a unei găuri negre întâlnește ceea ce se numește „viteza de evacuare” a unei galaxii, pur și simplu viteza necesară pentru a ieși din galaxie, ei bine, ar ieși din galaxie.

Și calculând viteza de „lovitură” a lui GW200129, Varma și echipa sa au văzut că atinge într-adevăr viteza de evacuare a grupului său de stele. „Dacă vrei să fii mai exact”, a spus el, „cu siguranță nu va scăpa. Are șanse de 99,5% să scape”.

„Ideea că aceste găuri negre pot atinge viteze de mii de kilometri pe secundă este cunoscută încă din jurul anului 2007”, a adăugat Varma. „Dar aceasta este prima dată când putem vedea asta din undele gravitaționale.”

Echipa spune că GW200129 probabil chiar îndeplinește criteriile privind viteza de evacuare pentru a se ejecta din întreaga galaxie în care trăiește. Cu toate acestea, „nu putem identifica din ce galaxie sau din ce grup de galaxii provine”, a spus Varma, așa că acea parte este încă neclară. El oferă fuziunii o șansă de 85% de a scăpa dintr-un tărâm asemănător Calei Lactee, pentru context, dar spune că este mai puțin probabil să fi scăpat dintr-o galaxie eliptică, deoarece astfel de cartiere cosmice au viteze de evacuare foarte mari.

„De fapt, am încercat asta acum doi ani”, a spus el. “A fost un pic dezamăgitor să văd că niciunul dintre semne nu arăta o viteză măsurabilă a loviturii. În sfârșit, a fost foarte frumos să văd că se întâmplă acest lucru, iar pentru terenul nostru în ansamblu, a trecut mult timp.”

Regândirea fizicii găurii negre

„Dacă descoperim că loviturile mari de acest fel sunt foarte frecvente, ne-am aștepta ca găurile negre să nu se rețină după prima fuziune”, a spus Varma. Și asta, spune el, ar contrazice una dintre principalele teorii din spatele motivului pentru care unele găuri negre sunt cu adevărat grele.

Simulările pe computer au arătat că supernovele nu ar trebui să poată crea găuri negre cu mase mai mari de 45 până la 60 de ori mai mari decât cele ale soarelui nostru. Dar, a explicat Varma, „LIGO și Fecioara au găsit de fapt astfel de găuri negre”.

“De unde vin ei?” a fost o întrebare în așteptare pentru astronomi.

Un mecanism propus este fuziunile ulterioare ale găurilor negre, deoarece pe măsură ce găurile negre se combină, rezultatul este întotdeauna mai mare. Imaginează-ți bule care se combină în bule mai mari. Poate că există un fel de efect de bule în găurile negre.

bule

Gândiți-vă la modul în care bulele pot fi combinate pentru a face bule mai mari. Ele pot fi apoi combinate pentru a face bule și mai mari. Oamenii de știință susțin că și găurile negre ar putea face acest lucru.

imagini false

Dar, după cum a explicat Varma, dacă o gaură neagră care provine dintr-o fuziune ar fi ejectată din galaxia sa, sau chiar un grup de stele, probabil că nu s-ar putea fuziona din nou. Aș fi… puțin pierdut. „S-ar putea să fie nevoiți să ne regândim modelele astrofizice”, a spus el, dacă vitezele de recul foarte mari de la fuziunile găurilor negre sunt omniprezente.

Găuri negre supermasive necinstite?

Până acum, în ceea ce privește vitezele de lovire, am vorbit despre găuri negre care nu sunt considerate supermasive. Găurile negre supermasive sunt ca motoarele care ne mențin universul în funcțiune, ancorând fiecare cartier galactic împreună. SgrA*, care ne ancorează galaxia, de exemplu, este un vid supermasiv.

Acest lucru ridică o întrebare stresantă: fuziunea galaxiilor, cunoscută și sub numele de fuziunea găurilor negre supermasive, poate genera o creștere a vitezei?

găuri negre una lângă alta

Un alăturat al găurii negre M87* fotografiat în 2019 și SgrA* fotografiat în acest an.

Colaborare EHT

„În această situație, ultima gaură neagră poate fi ejectată din întreaga galaxie sau deplasată din centrul acesteia”, a spus Varma. „Acest lucru poate duce, de exemplu, la galaxii fără găuri negre supermasive centrale”. Cu toate acestea, încă nu avem dovezi concrete ale unui astfel de incident.

Și dacă mai există o parte din tine care este blocată pe faptul că o gaură neagră se năpustește prin cosmos din cauza probabilității ca aceasta să explodeze în Calea Lactee, echipa de cercetare a noului studiu oferă o ușurare suplimentară. „Mi se pune foarte mult această întrebare”, a spus Varma, „dacă ar trebui să ne așteptăm la găuri negre în prognoza meteo. Dar, vreau să spun, am putut măsura și direcția vitezei”.

„Și în acest caz particular, de fapt este îndreptat departe de noi”.

Add Comment