Het catastrofale poolspel tussen zwarte gaten verstoort ons begrip van het universum

Zwarte gaten behoren tot de meest verbazingwekkende dingen in het universum. Fundamentele fysici geloven dat ze nog steeds veel te veel elementen verbergen die onmisbaar zijn voor ons algemene begrip van het universum. Ondanks alles is onze kennis van deze zaken nog zeer beperkt.

Maar de laatste jaren is er grote vooruitgang geboekt dankzij de komst van een revolutionair instrument: het laserinterferometer gravitatiegolfobservatorium, of Legodat in 2002 tot het arsenaal van astronomen is toegetreden. Dit instrument is volledig gewijd aan de studie van Zwaartekracht golven. In theorie zijn dit de oscillaties van de ruimtetijd die worden voorspeld door de algemene relativiteitstheorie van Einstein. In de praktijk is dit voor astronomen vooral een teken van een zeer gewelddadige en energetische gebeurtenis die lichtjaren van de aarde plaatsvindt.

In 2015 merkte LIGO op: spannende ontdekking : Hij was de eerste die deze zwaartekrachtsgolven ontdekte na het samensmelten van een paar zwarte gaten. Een kleine revolutie in de astronomie, maar het riep evenveel vragen op als antwoorden opleverde.

Zeer mysterieus eerste contact

Zelfs als dit onderzoeksgebied zich blijft ontwikkelen, zijn er vandaag de dag nog steeds centrale vragen die we nog steeds niet met absolute zekerheid weten te beantwoorden. We zijn nog steeds niet in staat om de exacte omstandigheden te bepalen waaronder het is ontstaan. Dus onderzoekers blijven zwaartekrachtgolven volgen in de hoop de ontbrekende stukjes van de puzzel te vinden.

In dit verband hebben LIGO en zijn Italiaanse tegenhanger in 2019 maagdZwaartekrachtgolven van ongewone intensiteit werden gedetecteerd. nagesynchroniseerde gebeurtenis GW190521is door astronomen geïnterpreteerd als een nieuwe samensmelting van superzware zwarte gaten, met een massa die groter is dan de fysieke limiet die in deze context is vastgelegd.

Dit laatste onderdeel was op zijn zachtst gezegd dubieus voor de onderzoekers. Maar toen deden ze een vreemde ontdekking: deze gebeurtenis produceerde zichtbaar licht, wat in deze context verrassend is. Dus astronomen bleven GW190521 onderzoeken en eindigden met een verbijsterende derde ontdekking.

technische vraag

Wanneer twee zwarte gaten op het punt staan ​​te fuseren, delen ze normaal gesproken een relatief vergelijkbare baan. circulaire (in hun magazijn). Dit formulier is belangrijkomdat het direct gerelateerd is aan de zwaartekracht die in het spel is.De twee zwarte gaten naderen geleidelijk het centrum van deze gemeenschappelijke baan door om elkaar heen te draaien tot de noodlottige botsing.

Maar in het geval van deze werken nemen ze zeer lange banen in beslag; We praten overelliptische baan. punt lijkt het Gewoon niet compatibel met huidige modellen In dit geval. Het is ongetwijfeld mogelijk: er is ongetwijfeld een paling onder de rots, en het kan een complexere gebeurtenis zijn dan de onderzoekers hadden gedacht.

Dus werden de waarnemingen met hernieuwde kracht hervat, in de hoop de wormen van GW190521 te trekken. Zeer snel drong nieuw bewijs zich op aan astronomen: de enige juiste verklaring is datEen derde hemellichaam is gekomen om letterlijk de draaiende obstakels in cirkels te spelen. echte jackpot, Omdat alle scènes – ook die in 2019 – compatibel zijn gebleken met dit scenario.

Chaotische tangodans tussen kosmische monsters

Vanwege de enorme massa’s die ermee gemoeid zijn, beschouwen de onderzoekers het spektakel zelfs in de buurt van het galactische centrum. Dit zijn plaatsen die over het algemeen worden gedomineerd door zwarte gaten van zwakke afmetingen, miljoenen keren zwaarder dan onze zon; Dan hebben we het over een superzwaar zwart gat.

Dit genereert zo’n enorme zwaartekracht dat het alleen dit toelaat hele sterrenstelsels; Als je eenmaal een schijf van gas rond een superzwaar zwart gat opvangt, hebben zelfs gewone zwarte gaten niets meer te zeggen.

“In deze omgevingen zijn de dichtheid en snelheid van zwarte gaten zo hoog dat de kleinste in alle richtingen stuitert als in een spelletje pool.‘, legt Bence Coxes uit, co-auteur van de studie aan de Universiteit van Oxford.

“Ze ontmoeten elkaar daar, vormen paren en deze paren kunnen nog steeds interageren met een derde zwart gat, wat resulteert in een Rommelige tango Met veel zwarte gaten in alle richtingen”, vertelt co-auteur Hiromichi Tagawa van Tohoku University.

Een stap voorwaarts in ons begrip van het universum

We bevinden ons dus in een systeem met meer dan twee zwarte gaten, wat een heel andere uitdaging is. In feite is dit “N-lichaamsprobleem” gewoon een van de oudste problemen in de fundamentele fysica. Omdat in zo’n systeem verschillende objecten zich gedragen volgens een model genaamd “chaotisch(zien De Chaos theorie en verklarende video hierboven). Heel kort gezegd betekent dit dat het bijna onmogelijk is om hun gedrag volledig te voorspellen; Dit zou een oneindig niveau van precisie vereisen, wat onmogelijk is.

We kunnen dus stellen dat er bij de beurt fascinerende fysieke en wiskundige puzzels wachten op onderzoekers. “Het is iets dat Newton en ik en vele anderen uitgebreid hebben bestudeerd.‘, legt Nathan W. Lee uit, een andere co-auteur van het onderzoek.Het feit dat dit probleem een ​​belangrijke rol speelt bij fusies die plaatsvinden in de schijf van het superzware zwarte gat, is een ongelooflijk fascinerend feit.‘Hij is opgewonden.

Vanaf nu is het de uitdaging om meer te weten te komen over de beroemde schijven van superzware zwarte gaten. Het doel zal dus zijn om nieuwe, ongebruikelijke gebeurtenissen zoals GW190521 te ontdekken. Ze zullen dan meer te weten kunnen komen over de dynamiek van zwarte gaten, met name superzware gaten. Bijgevolg zal dit ons algemene begrip van het heelal en de dynamiek van sterrenstelsels verbeteren. En dit alles dankzij het enorme rampzalige poolspel dat miljoenen lichtjaren verwijderd is van de aarde!

Studietekst beschikbaar hier.