Kad LIGO šā gada sākumā atklāja ziņas par nesaprotami lielu melno caurumu apvienošanos, fiziķi bija satriekti, wager ticēja, ka kādreiz atradīs izskaidrojumu. Viņi droši vien negaidīja atbildi šis tomēr drīz.
Guess tieši tad, kad notika it kā neiespējamā apvienošanās, iespējamais izskaidrojums tai ir radies pārsteidzoši ātri. Astronomi veica dažādas simulācijas par to, kā masīva zvaigzne var sabrukt melnos caurumos, kuru izmērs ir mazāks nekā gaidīts, tostarp “masas spraugā”, kur melnajiem caurumiem nav paredzēts pastāvēt. Jaunā analīze, kas publicēta 10. novembrī Astrophysical Journal Lettersparāda, kā magnētiskie lauki var izgriezt daļu no melno caurumu masas, kas nozīmē, ka melnie caurumi, kurus mēs uzskatījām par neiespējamiem, patiešām var pastāvēt un, iespējams, veidoties biežāk, nekā zinātnieki saprata.
“Neviens nav uzskatījis šīs sistēmas tā, kā mēs to darījām; iepriekš astronomi vienkārši izmantoja īsceļu un atstāja novārtā magnētiskos laukus,” sacīja Flatironas institūta Skaitļojošās astrofizikas centra astrofiziķis un pētījuma vadošais autors Ore Gotlībs. paziņojums. “Guess, ja ņemat vērā magnētiskos laukus, jūs faktiski varat izskaidrot šī unikālā notikuma izcelsmi.”
“Aizliegta” apvienošanās
Šīs vasaras sākumā LIGO Collaboration izlaida informāciju par GW231123 — gravitācijas viļņu signālu par divu masīvu galaktiku sadursmi un saplūšanu. Gravitācijas viļņi — kataklizmisko kosmisko notikumu radītie viļņojumi telpas laikā — ļauj pētniekiem izprast galvenās melno caurumu īpašības, nepaļaujoties uz gaismas avotiem.
Šokējoši GW231123 bija tas, ka apvienošanās rezultātā radās tik milzīgs melnais caurums — vairāk nekā 225 reizes lielāks par mūsu Saules masu —, ka tā milzīgais izmērs bija “aizliegts” saskaņā ar standarta kosmoloģiskajiem modeļiem, Marks Hannams, LIGO loceklis un Kārdifas universitātes fiziķis, paskaidroja iepriekš. paziņojums.
Nebija arī jēgas, kā abiem melnajiem caurumiem, kuru masa ir 137 un 103 reizes lielāka par Sauli, izdevās noturēties kopā, griežoties ar 400 000 reižu lielāku Zemes rotācijas ātrumu. Šīs masas atrodas arī bēdīgi slavenajā “masu plaisā” melnajiem caurumiem, kas rodas no masīvām zvaigznēm, palielinot noslēpumu.
Gigantisku zvaigžņu, kas pazīstamas kā pāra nestabilitātes supernovas, destruktīvais sabrukums reti kad kaut ko atstāj aiz sevis. Iegūtā zvaigžņu kapsēta neļauj veidoties melnajiem caurumiem masu diapazonā no 70 līdz 140 reizēm par Saules masu, skaidroja Gotlībs. To sauc par “masu plaisu”.
Uzlauzt neiespējamo
Komanda risināja šo masu plaisu noslēpumu, veicot simulācijas divos atsevišķos posmos, lai pārbaudītu divu melno caurumu iespējamību no GW231123 apvienošanās. Konkrētāk, komanda izsekoja visu melnā cauruma dzīves ilgumu, sākot no milzīgas zvaigznes dzimšanas, kas ir 250 reizes lielāka par Saules masu.
Līdz brīdim, kad šī hipotētiskā zvaigzne bija sadedzinājusi pietiekami daudz ūdeņraža, lai kļūtu par supernovu, tā bija novājējusi līdz aptuveni 150 reižu lielākai par Saules masu — tieši virs masas starpības. Simulāciju otrais posms bija sarežģītāks, izsekojot melnā cauruma masu, spinu un magnētisko lauku pēc supernovas. Tas bija tad, kad parādījās anomālija.
Mirstošajai zvaigznei virzoties pretī sprādzienbīstamai nāvei, magnētiskie lauki, kas ieskauj zvaigžņu kapsētu, gandrīz gaismas ātrumā izmeta daļu gružu promenade no melnā cauruma. Šī vieglā izmešana noskuva daļu masas galīgajam melnajam caurumam, atstājot galaproduktu masas spraugā. Papildu simulācijas atklāja, ka ārkārtējos gadījumos magnētisko lauku ietekme var izsist līdz pat pusei no zvaigznes sākotnējās masas, veidojot daudz mazāku melno caurumu, norādīts pētījumā.
“Mēs atklājām, ka rotācijas un magnētisko lauku klātbūtne var būtiski mainīt zvaigznes evolūciju pēc sabrukuma, padarot melnā cauruma masu potenciāli ievērojami zemāku par sabrūkošās zvaigznes kopējo masu,” sacīja Gotlībs.
Guess pagaidiet, tur ir vairāk
Atklājumi apstrīd iepriekšējos uzskatus, ka melnā cauruma galīgā masa parasti atbilst zvaigznei, no kuras tas nāk. Pētnieki savā rakstā atzina, ka dažādām zvaigznēm var būt dažādi rezultāti, taču simulācijas tomēr piedāvā vienu iespējamo GW231123 scenāriju.
Tomēr, kā atzīst pētnieki, šī ir tikai simulācija – reālās dzīves apstākļu tuvinājums. Raugoties nākotnē, komanda plāno meklēt īstus melnos caurumus, kas izveidoti līdzīgos apstākļos kā GW231123. Supernovas un tam sekojošie melnie caurumi ir arī neticami enerģētiski notikumi, kas rada citas astrofizikas parādības, piemēram, gamma staru uzliesmojumus vai dažādus enerģijas pārejas procesus. Tie varētu darboties kā paraksti, lai atrastu daudzsološus melnos caurumus, norādīja izdevums.
Šis atklājums ir ievērojams sajaukums ar kaut ko, kas gan pierāda, gan atspēko astrofizisku vienprātību: sabrūkošas zvaigznes var radīt melnos caurumus, kas iekļaujas masas spraugā, un melno caurumu masām nav ļoti jāatbilst avota zvaigznes masai. Simulācija ir balstīta uz labi saprotamiem teorētiskiem principiem, taču tās rezultāti liecina par kaut ko pretēju tam, ko pētnieki ir ticējuši par melnajiem caurumiem. Savā ziņā tas ir atgādinājums, ka Visums ir daudz sarežģītāks, nekā mēs jebkad varētu iedomāties.
