Objeven „neviditelný obr“ schovaný za dvojitými černými dírami

Sự hợp nhất của lỗ đen nhị phân gần một lỗ đen siêu lớn. Nguồn: SHAO

Fúze binárních černých děr poblíž supermasivní černé díry. Zdroj: SHAO

Binární černé díry jsou již nyní jedním z nejzáhadnějších jevů ve vesmíru, ale vědci ze Šanghajské astronomické observatoře (SHAO) Čínské akademie věd nedávno objevili důkazy o tom, že nemusí být samy o sobě. Některým systémům binárních černých děr pravděpodobně dominuje záhadný „obří společník“ v blízkosti.

Výzkumný tým vedený Dr. Wenbiao Hanem z SHAO oznámil známky toho, že k události sloučení binárních černých děr GW190814 pravděpodobně došlo pod gravitačním vlivem třetího objektu – pravděpodobně samotné supermasivní černé díry.

Výsledky výzkumu, publikované v časopise Astrophysical Journal Letters, poskytují důležité vodítka k rozluštění původu binárních černých děr.

Sự kiện sóng hấp dẫn được phát hiện bởi dự án hợp tác LIGO-Virgo-KAGRA. Nguồn: SHAO

Gravitační vlnová událost detekovaná kolaborací LIGO-Virgo-KAGRA. Zdroj: SHAO

Od roku 2015 detekovala kolaborace LIGO-Virgo-KAGRA více než 100 gravitačních vln, které pocházejí převážně ze slučování binárních černých děr. Přestože přispěly k lepšímu pochopení fyziky vesmíru, mechanismus jejich vzniku a vývoje stále není plně objasněn.

Tým Dr. Hana dříve navrhl model „b-EMRI“, který popisuje scénář, kdy supermasivní černá díra „zachytí“ binární černou díru a vytvoří třívrstvý systém. V této struktuře binární pár černých děr obíhá kolem supermasivní černé díry a vyzařuje gravitační vlny v různých frekvenčních pásmech. Model byl zahrnut do bílé knihy LISA a identifikován jako důležitý výzkumný cíl pro čínské vesmírné observatoře gravitačních vln. Od té doby vědci hledají známky slučování binárních černých děr v blízkosti supermasivní černé díry v datech LIGO-Virgo.

Při analýze dat z GW190814 vědci zjistili, že obě slučující se černé díry měly hmotnostní poměr téměř 10:1. Podle spoluautora Dr. Shucheng Yanga tato nerovnováha pravděpodobně naznačuje, že dvojice byla kdysi součástí trojitého systému, kdy je supermasivní černá díra přitahovala k sobě gravitačními interakcemi. Další hypotéza říká, že se vytvořily uvnitř akrečního disku aktivního galaktického jádra, kde k fúzi docházelo v důsledku gravitace hustých objektů.

Vědci se domnívají, že pokud se binární černé díry sloučí v blízkosti třetího pevného objektu, oběžná dráha kolem tohoto objektu vytvoří zrychlení v zorném poli – tedy zrychlení podél zorného pole pozorovatele. Toto zrychlení mění frekvenci gravitačních vln Dopplerovým jevem a zanechává v signálu „otisk prstu“.

Ước tính tham số cho GW190814, bao gồm khối lượng của hai lỗ đen (*m*~1~ và *m*~2~), khoảng cách độ sáng (*d*~L~), gia tốc đường ngắm (*a*) và chỉ số lũy thừa (*n*~I~). Đường nét đứt biểu thị giá trị trung vị và khoảng tin cậy 90%. Biểu đồ đường đồng mức thể hiện khoảng tin cậy 50% và 90%. Nguồn: SHAO

Odhady parametrů pro GW190814, včetně hmotností dvou černých děr (*m*~1~ a *m*~2~), vzdálenosti svítivosti (*d*~L~), zrychlení v linii zorného pole (*a*) a indexu výkonu (*n*~I~). Čárkované čáry označují střední hodnoty a 90% intervaly spolehlivosti. Vrstevnicové grafy znázorňují 50% a 90% intervaly spolehlivosti. Zdroj: SHAO

Aby to tým určil, vyvinul model gravitačních vln, který zahrnuje zrychlení v linii zorného pole a aplikoval Bayesovskou analýzu na několik událostí se silnými signály. Výsledky ukázaly, že u GW190814 model zrychlení v linii zorného pole překonal hypotézu izolované binární černé díry.

Toto zrychlení se odhaduje na přibližně 0,002 c/s-1 (90% hladina spolehlivosti, kde c je rychlost světla), což dává Bayesův faktor 58:1 – silný důkaz o existenci zrychlení v linii zorného pole.

„Toto je první mezinárodní důkaz o přítomnosti třetího kompaktního objektu při sloučení binárních černých děr,“ řekl Dr. Han. „Toto zjištění naznačuje, že binární černá díra v GW190814 může být součástí komplexního systému, spíše než aby se formovala nezávisle, což otevírá nové perspektivy ohledně mechanismu vzniku binárních černých děr.“

V budoucnu, až budou uvedeny do provozu nové generace detektorů gravitačních vln, jako je Einsteinův teleskop, Cosmic Explorer nebo vesmírné přístroje LISA, Taiji a TianQin, vědci očekávají, že budou schopni detekovat malé změny v signálech s vysokou přesností. To pomůže lidem dekódovat více událostí, jako je GW190814, a přiblížit se tak k vysvětlení vzniku a vývoje binárních černých děr.

La Khe (podle SciTech Daily)

Zdroj: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/phat-hien-nguoi-khong-lo-vo-hinh-an-minh-sau-ho-den-doi/20250901102834250