Pazite, kako se crne rupe spiralno bliže

NASA je objavila dva videozapisa na ovoj stranici 2. listopada 2018. Oba se temelje na novoj računalnoj simulaciji znanstvenika, koja pokazuje što se događa kada dvije supermasivne crne rupe orbitiraju usko, okrećući se spiralno jedna prema drugoj prije spajanja. Znanstvena simulacija opisana je u radu objavljenom ovog mjeseca u recenziranom Astrophysical Journalu . Novo djelo prikazuje tri orbite para supermasivnih crnih rupa, svega 40 orbita od spajanja. Videozapisi na ovoj stranici potiču iz ove simulacije i zabavno ih je gledati!

U međuvremenu, znanstvenici su najviše uzbuđeni novim rezultatima rada, pokazujući koje vrste svjetlosti - uglavnom ultraljubičasto (UV) svjetlo s nekim visokoenergetskim X-zrakama - emitiraju se kao dvije supermasivne crne rupe koje su spiralno bliže. Uzbuđeni su jer - ako znanstvenici mogu razumjeti što treba tražiti - možda će moći opaziti supermasivne crne rupe prije spajanja. To još nisu postigli niti je bilo što blizu; u stvari, do sada, iako bi supermasivna spajanja crnih rupa trebala biti relativno česta u svemiru, astronomi to još nisu primijetili. Do sada su vidjeli gravitacijski valovi koji potiču iz spajanja dviju crnih rupa zvjezdane mase . Više o tome u nastavku.

Ovi su istraživači rekli da, na temelju njihove nove simulacije, očekuju da će X-zrake koje emitiraju gotovo spajanjem supermasivnih crnih rupa biti svjetlije i promjenjivije od X-zraka koje se vide iz pojedinih supermasičnih crnih rupa. NASA je u izjavi također rekla da nova simulacija:

… U potpunosti uključuje fizičke učinke Einsteinove opće teorije relativnosti.

I zato, na primjer, u gornjem videu vidimo složene efekte uzrokovane gravitacijskim lećanjem, kada jedna supermasivna crna rupa prođe ispred druge. Stupanj savijanja svjetlosti može se predvidjeti pomoću Einsteinove teorije.

Znanstvenici su također istakli da su neke egzotične osobine iznenađenje, poput sjene u obliku obrva, koja jedna crna rupa povremeno stvara blizu horizonta druge.

I ovaj je sljedeći video rezultat nove simulacije. Riječ je o interaktivnom videozapisu od 360 stupnjeva, koji postavlja gledatelja u sredinu dvije kružeće supermasivne crne rupe oko 30.000 km, osim u orbitalnom razdoblju od 46 minuta. Simulacija pokazuje kako crne rupe iskrivljuju zvjezdanu pozadinu i hvataju svjetlost, proizvodeći crne siluete. Izrazita karakteristika koja se zove fotonski prsten ocrtava crne rupe. Cijeli sustav imao bi oko milijun puta veću masu od Sunca.

Kao što možda znate, znanstvenici su otkrili spajanje crnih rupa zvjezdane mase - koje se kreću od oko tri do nekoliko desetaka solarnih masa - koristeći opservatorij gravitacijskog vala Nacionalnog zaklade National Science Foundation (LIGO). Spajanjem nastaju gravitacijski valovi, koji su prostorno-vremenske valove koji putuju brzinom svjetlosti.

Ali supermasivne crne rupe također bi se trebale stapati na raznim mjestima u svemiru. Astrofizičar Scott Noble iz NASA-inog centra za svemirske letove Goddard u Greenbeltu u Marylandu - koautor studije - objasnio je:

Znamo da se galaksije sa središnjim supermasivim crnim rupama kombiniraju cijelo vrijeme u svemiru, ali vidimo samo mali dio galaksija s dvije u blizini njihovih središta. Parovi koje vidimo ne emitiraju jake gravitacijske signale jer su predaleko jedan od drugog.

Naš je cilj identificirati - samim svjetlom - još bliže parove iz kojih će se u budućnosti moći detektirati gravitacijski valovi.

Stéphane d'Ascoli, student doktorskog studija na École Normale Sup rieure u Parizu, vodeći je autor novog rada. Ova je izjava znanstvenika dodatno objasnila:

... supermasivne binarne datoteke koje se približavaju sudaru možda nedostaju jedno binarno binarno gradiće zvjezdane mase - okruženje bogato plinom. Znanstvenici sumnjaju da eksplozija supernove koja stvara zvjezdanu crnu rupu također ispuhava većinu okolnih plinova. Crna rupa troši ono malo što ostaje tako brzo, nema puno preostalog da svijetli kad se spajanje dogodi.

S druge strane, supermasivni binarni podaci rezultat su spajanja galaksija. Svaka velika crna rupa donosi niz oblaka plina i prašine, zvijezda i planeta. Znanstvenici misle da je sudar galaksije velik dio ovog materijala usmjeren prema središnjim crnim rupama, koje troše na vremenskoj skali sličnoj onoj koja je potrebna za spajanje binarnog materijala.

Dok se crne rupe u blizini, magnetske i gravitacijske sile zagrijavaju preostali plin, proizvodeći svjetlost koju bi astronomi trebali moći vidjeti.

Barem se nadaju da će to jednog dana biti tako. Trenutno je mnogo toga nepoznato. A to je jedan od razloga koautorica Manuela Campanelli, ravnateljica Centra za računalnu relativnost i gravitaciju pri Rochester Institutu za tehnologiju u New Yorku, koja je ovaj projekt pokrenula prije devet godina, izjavila:

Jako je važno nastaviti na dvije staze. Modeliranje ovih događaja zahtijeva sofisticirane računske alate koji uključuju sve fizičke učinke proizvedene dvije supermasivne crne rupe koje kruže oko sebe jednim dijelom brzine svjetlosti.

Poznavanje svjetlosnih signala koji očekuju od ovih događaja pomoći će suvremenim promatranjima da ih prepoznaju.

Modeliranje i promatranja će tada biti jedno za drugo, pomažući nam da bolje razumijemo što se događa u srcima većine galaksija.

Pročitajte više putem NASA-e

Dno crta: Nova simulacija znanstvenika omogućuje vam svjedočenje supermasivnih crnih rupa koje će se uskoro sudariti. Jedan ih prikazuje izvan sustava, samo 40 orbite od spajanja. Drugi te smješta u njihovu sredinu.

Izvor: Elektromagnetska emisija iz supermasivnih binarnih crnih rupa koje se približavaju spajanju