«Αόρατος γίγαντας» ανακαλύφθηκε κρυμμένος πίσω από διπλή μαύρη τρύπα

DNVN - Τα βαρυτικά κύματα από το συμβάν GW190814 αποκάλυψαν ίχνη της ύπαρξης μιας κρυμμένης υπερμεγέθους μαύρης τρύπας σε κοντινή απόσταση, ανοίγοντας μια νέα προοπτική για το πώς σχηματίζονται οι δυαδικές μαύρες τρύπες.

Συγχώνευση δυαδικών μαύρων τρυπών κοντά σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Πηγή: SHAO

Οι δυαδικές μαύρες τρύπες είναι ήδη ένα από τα πιο μυστηριώδη φαινόμενα στο σύμπαν, αλλά επιστήμονες στο Αστρονομικό Παρατηρητήριο της Σαγκάης (SHAO) της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών ανακάλυψαν πρόσφατα στοιχεία που δείχνουν ότι μπορεί να μην είναι μόνες τους. Ορισμένα δυαδικά συστήματα μαύρων τρυπών πιθανότατα κυριαρχούνται από έναν μυστηριώδη «γιγάντιο σύντροφο» σε κοντινή απόσταση.

Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Δρ. Wenbiao Han στο SHAO ανέφερε ενδείξεις ότι το συμβάν συγχώνευσης δυαδικών μαύρων τρυπών GW190814 πιθανότατα συνέβη υπό την βαρυτική επίδραση ενός τρίτου αντικειμένου - πιθανώς μιας ίδιας της υπερμεγέθους μαύρης τρύπας.

Τα αποτελέσματα της έρευνας, που δημοσιεύθηκαν στο Astrophysical Journal Letters, παρέχουν σημαντικές ενδείξεις για την αποκρυπτογράφηση της προέλευσης των δυαδικών μαύρων τρυπών.

Εντοπίστηκε συμβάν βαρυτικού κύματος από τη συνεργασία LIGO-Virgo-KAGRA. Πηγή: SHAO

Από το 2015, η συνεργασία LIGO-Virgo-KAGRA έχει ανιχνεύσει περισσότερα από 100 συμβάντα βαρυτικών κυμάτων, τα οποία προέρχονται κυρίως από συγχωνεύσεις δυαδικών μαύρων τρυπών. Παρόλο που έχουν συμβάλει στην κατανόηση της αστροφυσικής, οι μηχανισμοί σχηματισμού και εξέλιξής τους δεν έχουν ακόμη εξηγηθεί πλήρως.

Προηγουμένως, η ομάδα του Δρ. Han πρότεινε το μοντέλο «b-EMRI», το οποίο περιγράφει ένα σενάριο όπου μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα «συλλαμβάνει» μια δυαδική μαύρη τρύπα, σχηματίζοντας ένα σύστημα τριών επιπέδων. Σε αυτή τη δομή, το δυαδικό ζεύγος μαύρων τρυπών περιστρέφεται γύρω από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα και εκπέμπει βαρυτικά κύματα σε πολλαπλές ζώνες συχνοτήτων. Το μοντέλο συμπεριλήφθηκε σε μια λευκή βίβλο του LISA και αναγνωρίστηκε ως ένας σημαντικός ερευνητικός στόχος για τα διαστημικά παρατηρητήρια βαρυτικών κυμάτων της Κίνας. Έκτοτε, οι επιστήμονες αναζητούν σημάδια συγχωνεύσεων δυαδικών μαύρων τρυπών κοντά στην υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στα δεδομένα LIGO-Virgo.

Κατά την ανάλυση των δεδομένων GW190814, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι δύο συγχωνευόμενες μαύρες τρύπες είχαν αναλογία μάζας σχεδόν 10:1. Σύμφωνα με τον συν-συγγραφέα Δρ. Shucheng Yang, αυτή η ανισορροπία πιθανώς υποδηλώνει ότι το ζεύγος ήταν κάποτε μέρος ενός τριπλού συστήματος, με την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα να τις τραβάει μαζί μέσω βαρυτικών αλληλεπιδράσεων. Μια άλλη υπόθεση είναι ότι σχηματίστηκαν μέσα στον δίσκο συσσώρευσης ενός ενεργού γαλαξιακού πυρήνα, όπου η βαρύτητα των πυκνών αντικειμένων οδήγησε στη συγχώνευση.

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι εάν η δυαδική μαύρη τρύπα συγχωνευθεί κοντά σε ένα τρίτο πυκνό αντικείμενο, η τροχιά της γύρω από αυτό το αντικείμενο θα δημιουργήσει επιτάχυνση στην οπτική επαφή - δηλαδή, επιτάχυνση κατά μήκος της οπτικής επαφής του παρατηρητή. Αυτή η επιτάχυνση αλλάζει τη συχνότητα των βαρυτικών κυμάτων μέσω του φαινομένου Doppler, αφήνοντας ένα «δακτυλικό αποτύπωμα» στο σήμα.

Εκτιμήσεις παραμέτρων για το GW190814, συμπεριλαμβανομένων των μαζών των δύο μαύρων τρυπών (*m*~1~ και *m*~2~), της απόστασης φωτεινότητας (*d*~L~), της επιτάχυνσης γραμμής όρασης (*a*) και του δείκτη ισχύος (*n*~I~). Οι διακεκομμένες γραμμές υποδεικνύουν τις διάμεσες τιμές και τα διαστήματα εμπιστοσύνης 90%. Τα διαγράμματα περιγράμματος δείχνουν τα διαστήματα εμπιστοσύνης 50% και 90%. Πηγή: SHAO

Για να το προσδιορίσει αυτό, η ομάδα ανέπτυξε ένα μοντέλο βαρυτικών κυμάτων που ενσωματώνει την επιτάχυνση της γραμμής ορατότητας και εφάρμοσε Bayesian ανάλυση σε διάφορα συμβάντα με ισχυρά σήματα. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι για το GW190814, το μοντέλο επιτάχυνσης της γραμμής ορατότητας ξεπέρασε την υπόθεση της απομονωμένης δυαδικής μαύρης τρύπας.

Αυτή η επιτάχυνση εκτιμάται σε περίπου 0,002 c/s-1 (επίπεδο εμπιστοσύνης 90%, όπου c είναι η ταχύτητα του φωτός), δίνοντας έναν παράγοντα Bayes 58:1 - ισχυρή απόδειξη για την ύπαρξη επιτάχυνσης από την οπτική επαφή.

«Αυτή είναι η πρώτη διεθνής απόδειξη για την παρουσία ενός τρίτου, πυκνού αντικειμένου σε μια συγχώνευση δυαδικών μαύρων τρυπών», δήλωσε ο Δρ. Χαν. «Αυτό το εύρημα δείχνει ότι η δυαδική μαύρη τρύπα στο GW190814 μπορεί να αποτελεί μέρος ενός πολύπλοκου συστήματος, αντί να σχηματίζεται ανεξάρτητα, ανοίγοντας νέες προοπτικές για τον μηχανισμό σχηματισμού δυαδικών μαύρων τρυπών».

Στο μέλλον, όταν τεθούν σε λειτουργία νέες γενιές ανιχνευτών βαρυτικών κυμάτων, όπως το Τηλεσκόπιο Αϊνστάιν, το Cosmic Explorer ή οι διαστημικές συσκευές LISA, Taiji, TianQin, οι επιστήμονες αναμένουν να είναι σε θέση να ανιχνεύουν μικρές αλλαγές στα σήματα με υψηλή ακρίβεια. Αυτό θα βοηθήσει τους ανθρώπους να αποκωδικοποιήσουν περισσότερα γεγονότα όπως το GW190814, πλησιάζοντας περισσότερο στην εξήγηση του σχηματισμού και της εξέλιξης των δυαδικών μαύρων τρυπών.

Λα Κε (Σύμφωνα με την SciTech Daily)

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