Fyzici objavili obrovský problém s čiernymi dierami. Pokým ho nevyriešia, nedozvieme sa kľúčovú vec

V novej štúdii publikovanej v žurnále Astronomy and Astrophysical Letters tím výskumníkov pozoroval desiatky binárnych čiernych dier. Ich cieľom bolo zistiť, ako tieto záhadné „dvojičky“ vznikajú, ale tiež otestovať správnosť našich astrofyzikálnych modelov. Na tému upozornil portál ScienceAlert.

Binárne čierne diery a ich pôvod

Čierne diery sú považované za jedny z najexotickejších a najfascinujúcejších javov v celom vesmíre. Ich študovaním sa neustále dozvedáme niečo nové o tom, ako tieto nenásytné beštie vlastne fungujú.

Umelecký pohľad na binárnu fúziu čiernych dier produkujúcu gravitačné vlny. Zdroj:

Ešte zvláštnejšia je však existencia a pôvod binárnych čiernych dier. Binárna sústava alebo binárny systém je astronomický výraz pre dva vesmírne objekty, ktoré sa nachádzajú tak blízko pri sebe, že ich gravitačná interakcia spôsobuje ich obeh okolo ťažiska, ktoré je spoločné a zároveň sa nenachádza vo vnútri ani jedného z týchto objektov. Tieto telesá majú navyše potenciál sa navzájom zraziť alebo splynúť.

Ako binárne čierne diery vznikli, zostáva záhadou. Existujú však v podstate len dve možnosti. Jednou z možností je, že binárne čierne diery začali ako binárny hviezdy systém. Išlo teda o dve masívne hviezdy, ktoré sa spolu narodili, vyvíjali a zanikli, pričom každá v mohutnej explózii vytvorila jednu čiernu dieru. V tomto prípade vedci hovoria o tzv. binárnej evolúcii.

Keďže čierne diery spočiatku okolo seba obiehali ako dvojhviezdy, astronómovia predpokladajú, že ich spin a náklon sú v zásade rovnaké. Tiež sa predpokladá, že to samé o sebe naznačuje pôvod z galaktického disku, teda z relatívne pokojného prostredia.

Druhou možnosťou je, že čierne diery vznikli z dvoch rôznych masívnych hviezd, ktoré žili svojím vlastným životom. Zhodou okolností a pomocou extrémnych astrofyzikálnych procesov sa však takéto dve čierne diery túlajúce sa vesmírom stretli a vznikla binárna sústava čiernych dier. V tomto prípade je reč o tzv. dynamickom strete.

Ako píše MIT na svojom webe, predpokladá sa, že k takémuto procesu by zrejme nedošlo v pokojnom prostredí, ale skôr v hustom a chaotickom prostredí, aké je napríklad uprostred guľových hviezdokôp.

ESA

Otázkou tiež je, aká časť binárnych čiernych dier vznikla binárnou evolúciou a aká dynamickým stretom. Odpoveď sa pokúsili nájsť vedci z MIT vo svojej štúdií analýzou 69 doposiaľ známych binárnych čiernych dier. Tie boli objavené prostredníctvom detektorov gravitačných vĺn LIGO (USA) a Virgo (Taliansko). Dosiahnuté výsledky však prekvapili celú vedeckú komunitu.

Nemáme dostatok údajov na dosiahnutie správnych výsledkov

Na dosiahnutie výsledkov vedci najskôr reprodukovali merania spinu v široko používanom modeli tvorby čiernych dier. Model predpokladá, že iba malá časť binárnych čiernych dier má rovnaký spin, a zvyšok tvoria binárne sústavy s náhodným spinom. Ukázalo sa, že údaje sú v súlade s predpokladmi tohto modelu.

NASA’s Goddard Space Flight Center

Následne vedci tento model upravili tak, aby predpovedal „mierne kontrastnú orientáciu spinu“. Ukázalo sa, že keď do tohto modelu zapracovali získané údaje, dané údaje sa automaticky upravili tak, aby boli v súlade s novými predpoveďami. K posunu údajov pritom dochádzalo v ďalších 10 overených modeloch, z ktorých má každý iný predpoklad o tom, ako sa čierne diery otáčajú.

Štúdia teda naznačuje, že výsledky sa neustále menia v súlade s tým, ako upravujeme naše modely, čo znamená, že na dosiahnutie konzistentných výsledkov potrebujeme omnoho viac údajov.

Inak povedané, naše astrofyzikálne modely o binárnych čiernych dierach zrejme vôbec nie sú presné a ich výsledky nezávisia od samotných nameraných údajov, ale toho, ako v nich modelujeme a prevádzame astrofyziku.

Aby tieto modely bolí nezávislé od našich astrofyzikálnych predpokladov, potrebujeme jednoducho omnoho viac údajov, ako sa doposiaľ predpokladalo. Stále však platí, že ak sa chceme dozvedieť viac o pôvode čiernej diery, respektíve binárnych čiernych dierach, musíme sa dozvedieť viac o spôsobe jej otáčania / spine.

Spin a naklonenie príslušných čiernych dier tesne pred ich splynutím totiž dokáže odhaliť, či tieto vesmírne monštrá pochádzajú z galaktického disku, alebo guľovej hviezdokopy.

Čítajte viac z kategórie: Novinky