Crne rupe su među najfascinantnijim predmetima u svemiru, a ipak ostaju neuhvatljive jer su tako nevjerojatno guste, a gravitacija im je toliko snažna da čak ni svjetlost ne može izbjeći njihov razum. Da bi otkrili crne rupe koje se kriju po kozmosu, istraživači su se okrenuli polju istraživanja u nastajanju poznatom kao astronomija gravitacijskog vala.
Gravitacijski valovi su izobličenja ili valovi u tkivu prostora i vremena nastali pomicanjem masivnih predmeta. 2015. godine astronomi su prvi put otkrili gibanje gravitacijskih valova pomoću teleskopa Zemaljskog laserskog interferometra gravitacijsko-valnog opservatorija (LIGO) u Louisiani i Washingtonu. U ovom su slučaju pukotine nastale nasilnim sudaranjem dviju masivnih crnih rupa koje su orbitirale i poznate kao binarna crna rupa.
Korištenjem LIGO-a i drugih tehnologija promatranja, nova studija ima za cilj da stvori cjelovitiju sliku crnih rupa - posebno onih koje pripadaju nejasnijoj kategoriji poznatih kao crne rupe srednje mase (IMBH).
"Kad sam se pridružio LIGO-u, shvatio sam da moje godine opće relativističke simulacije crnih rupa mogu biti dovedene kako bih razvio novi astrofizički lov na IMBH," izjavio je za Space Karan Jani, astrofizičar sa sveučilišta Vanderbilt i glavni autor studije. com
IMBH padaju negdje između supermasivne - barem milijun puta veće od našeg sunca - i crne rupe zvjezdane mase - manje, ali ipak pet do 50 puta veće od mase našeg sunca.
"IMBH-i su vrlo posebni u nastupnom desetljeću astronomije gravitacijskog vala. Među svim poznatim astrofizičkim izvorima koji emitiraju gravitacijske valove, izvještavamo da su i LIGO i LISA [Laser Interferometer Space Antenna] najosjetljiviji na spajanje IMBH-a", rekao je Jani. "Pomoću ova dva eksperimenta, možemo praktično pregledati sve binarne datoteke IMBH u svemiru."
Međutim, astronomi još nisu uspjeli izravno otkriti ove neuhvatljive, crne rupe srednje veličine, dodao je Jani. Stoga je njegov pristup proučavanje različitih frekvencija gravitacijskih valova koje emitiraju crne rupe kako bi se bolje razumjelo aktivnost IMBH.
"Poput simfonijskog orkestra koji emitira zvuk kroz niz frekvencija, gravitacijski valovi koje emitiraju crne rupe pojavljuju se u različitim frekvencijama i vremenima", rekao je Jani u izjavi sa Sveučilišta Vanderbilt. "Neke od ovih frekvencija su izrazito široke propusnosti, a neke su niskopojasne, a naš je cilj u sljedećoj epohi astronomije gravitacijskog vala snimiti višepojasna promatranja obje ove frekvencije kako bismo 'čuli cijelu pjesmu', bilo je, kad su u pitanju crne rupe. "
Smatra se da su IMBH sjeme iz kojeg rastu supermasivne crne rupe. Primjerice, crne rupe mogu narasti grickanjem drugih crnih rupa. U području dospjelih materija koje okružuju crnu rupu, poznato i kao akumulacijski disk, jake gravitacijske sile povlače obližnje plinove, zvijezde, prašinu, pa čak i druge crne rupe. Svaki materijal koji se previše približi riskira da se provuče pored horizonta događaja - točke izvan koje se ne može izbjeći gravitacijsko povlačenje crne rupe.
"Čim IMBH uhvati još jednu crnu rupu u svojoj će se blizini dogoditi bura gravitacijskog zračenja", rekao je Jani za Space.com. "LIGO može uhvatiti ovo zračenje u slučaju da se ove crne rupe sudaraju."
Predložena misija LISA - koju zajedno vode Europska svemirska agencija i NASA - moći će otkriti i precizno izmjeriti niskofrekventne gravitacijske valove, što je izazov za detektore sa zemljom, zbog seizmičkog kretanja našeg planeta ili čak vibracija u prolazu automobil. Planirana lansiranje 2034. godine, LISA bi bio prvi namjenski svemirski gravitacijski detektor.
"S misijom LISA, naše istraživanje otkriva da se zračenje iz IMBH-a može zabilježiti barem nekoliko godina prije njihovog sudbinskog sudara", rekao je Jani. "Ovo se zračenje doslovno deformira prostor-vrijeme točno izvan horizonta događaja IMBH. Za razliku od radio ili X-zračnog signala, gravitacijsko zračenje ne gubi informacije dok putuje milijardama svjetlosnih godina prije nego što nas dosegne."
Stoga, kombinirajući promatranja LIGO detektora koji snimaju visokofrekventne gravitacijske valove i budućih detektora poput misije LISA, koji će mjeriti gravitacijske valove niske frekvencije, istraživači se nadaju da će popuniti praznine u trenutnom razumijevanju crnih rupa.
Njihova studija objavljena je 18. studenog u časopisu Nature Astronomy.
- Slike: Crne rupe svemira
- Kolizirane rupe mogu otpjevati različite gravitacijske pjesme
- Krenite simfonijskim putovanjem u crnu rupu s 'Metakosmosom'
