„Láthatatlan óriást” fedeztek fel kettős fekete lyuk mögött rejtőzve

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

Kettős fekete lyukak egyesülése egy szupermasszív fekete lyuk közelében. Forrás: SHAO

A kettős fekete lyukak már most is az univerzum egyik legrejtélyesebb jelenségének számítanak, de a Kínai Tudományos Akadémia Sanghaji Csillagászati Obszervatóriumának (SHAO) tudósai nemrégiben bizonyítékokat fedeztek fel arra, hogy talán nincsenek egyedül. Néhány kettős fekete lyukrendszert valószínűleg egy titokzatos „óriás társ” ural a közelben.

A SHAO Dr. Wenbiao Han vezette kutatócsoportja olyan jelekről számolt be, amelyek arra utalnak, hogy a GW190814 jelű bináris fekete lyukak egyesülési eseménye valószínűleg egy harmadik objektum – esetleg maga egy szupermasszív fekete lyuk – gravitációs hatása alatt történt.

Az Astrophysical Journal Letters című folyóiratban publikált kutatási eredmények fontos támpontokat nyújtanak a kettős fekete lyukak eredetének megfejtéséhez.

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

A LIGO-Virgo-KAGRA együttműködés által észlelt gravitációs hullám esemény. Forrás: SHAO

2015 óta a LIGO-Virgo-KAGRA együttműködés több mint 100 gravitációs hullám eseményt észlelt, amelyek főként kettős fekete lyukak összeolvadásából erednek. Bár ezek hozzájárultak az asztrofizika megértéséhez, kialakulási és fejlődési mechanizmusaik még mindig nem teljesen tisztázottak.

Dr. Han csapata korábban a „b-EMRI” modellt javasolta, amely egy olyan forgatókönyvet ír le, amelyben egy szupermasszív fekete lyuk „befog” egy bináris fekete lyukat, egy háromszintű rendszert alkotva. Ebben a struktúrában a bináris fekete lyuk pár a szupermasszív fekete lyuk körül kering, és több frekvenciasávban gravitációs hullámokat bocsát ki. A modellt egy LISA tanulmányban is bemutatták, és fontos kutatási célpontként azonosították a kínai űr gravitációs hullám obszervatóriumok számára. Azóta a tudósok a LIGO-Virgo adatokban keresik a bináris fekete lyukak összeolvadásának jeleit a szupermasszív fekete lyuk közelében.

A GW190814 adatainak elemzése során a kutatók azt találták, hogy a két összeolvadó fekete lyuk tömegaránya közel 10:1. Dr. Shucheng Yang társszerző szerint ez az egyensúlyhiány valószínűleg arra utal, hogy a páros egykor egy hármas rendszer része volt, amelyet a szupermasszív fekete lyuk gravitációs kölcsönhatásokon keresztül húzott össze. Egy másik hipotézis szerint egy aktív galaktikus mag akkréciós korongjában alakultak ki, ahol a sűrű objektumok gravitációja az egyesülést idézte elő.

A tudósok úgy vélik, hogy ha a kettős fekete lyuk egy harmadik sűrű objektum közelében egyesül, akkor a körülötte keringő pályája látóvonalbeli gyorsulást hoz létre – vagyis a megfigyelő látóvonala mentén fellépő gyorsulást. Ez a gyorsulás a Doppler-effektus révén megváltoztatja a gravitációs hullámok frekvenciáját, „ujjlenyomatot” hagyva a jelben.

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

A GW190814 paraméterbecslései, beleértve a két fekete lyuk tömegét (*m*~1~ és *m*~2~), a fényesség-elkülönülést (*d*~L~), a látóvonal menti gyorsulást (*a*) és a teljesítményindexet (*n*~I~). A szaggatott vonalak a medián értékeket és a 90%-os konfidencia intervallumokat jelzik. A kontúrdiagramok az 50%-os és 90%-os konfidencia intervallumokat mutatják. Forrás: SHAO

Ennek meghatározására a csapat kidolgozott egy gravitációs hullámmodellt, amely magában foglalja a látóvonalbeli gyorsulást, és Bayes-analízist alkalmazott számos, erős jeleket mutató eseményre. Az eredmények azt mutatták, hogy a GW190814 esetében a látóvonalbeli gyorsulás modellje felülmúlta az izolált bináris fekete lyuk hipotézisét.

Ez a gyorsulás körülbelül 0,002 c/s⁻¹-re becsülhető (90%-os megbízhatósági szint, ahol c a fénysebesség), ami 58:1-es Bayes-tényezőt eredményez – ez erős bizonyíték a látóvonalbeli gyorsulás létezésére.

„Ez az első nemzetközi bizonyíték egy harmadik, sűrű objektum jelenlétére egy kettős fekete lyuk egyesülésében” – mondta Dr. Han. „Ez a megállapítás arra utal, hogy a GW190814 jelű kettős fekete lyuk egy komplex rendszer része lehet, ahelyett, hogy önállóan alakulna ki, új perspektívákat nyitva meg a kettős fekete lyukak kialakulásának mechanizmusára vonatkozóan.”

A jövőben, amikor a gravitációshullám-detektorok új generációi, mint például az Einstein-teleszkóp, a Cosmic Explorer vagy a LISA, Taiji és TianQin űreszközök üzembe helyezésre kerülnek, a tudósok arra számítanak, hogy nagy pontossággal képesek lesznek érzékelni a jelek apró változásait. Ez segíteni fog az embereknek több olyan esemény dekódolásában, mint a GW190814, közelebb kerülve a kettős fekete lyukak kialakulásának és fejlődésének magyarázatához.

La Khe (a SciTech Daily szerint)

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