'gergasi halimunan' ditemui bersembunyi di sebalik lubang hitam berganda

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

Percantuman lubang hitam binari berhampiran lubang hitam supermasif. Sumber: SHAO

Lubang hitam binari sudah menjadi salah satu fenomena paling misteri di alam semesta, tetapi saintis di Balai Cerap Astronomi Shanghai (SHAO) Akademi Sains China baru-baru ini menemui bukti bahawa mereka mungkin tidak bersendirian. Sesetengah sistem lubang hitam binari berkemungkinan dikuasai oleh "sahabat gergasi" misteri berdekatan.

Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Dr Wenbiao Han di SHAO melaporkan tanda-tanda bahawa peristiwa penggabungan lubang hitam binari GW190814 berkemungkinan berlaku di bawah pengaruh graviti objek ketiga - mungkin lubang hitam supermasif itu sendiri.

Hasil penyelidikan, yang diterbitkan dalam Astrophysical Journal Letters, memberikan petunjuk penting untuk mentafsir asal usul lubang hitam binari.

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

Peristiwa gelombang graviti dikesan oleh kerjasama LIGO-Virgo-KAGRA. Sumber: SHAO

Sejak 2015, kerjasama LIGO-Virgo-KAGRA telah mengesan lebih daripada 100 kejadian gelombang graviti, terutamanya berpunca daripada penggabungan lubang hitam binari. Walaupun mereka telah menyumbang kepada pemahaman astrofizik, pembentukan dan mekanisme evolusi mereka masih belum dijelaskan sepenuhnya.

Sebelum ini, pasukan Dr. Han mencadangkan model "b-EMRI", yang menggambarkan senario di mana lubang hitam supermasif "menangkap" lubang hitam binari, membentuk sistem tiga peringkat. Dalam struktur ini, pasangan lubang hitam binari mengorbit lubang hitam supermasif dan memancarkan gelombang graviti pada berbilang jalur frekuensi. Model itu dimasukkan ke dalam kertas putih LISA dan dikenal pasti sebagai sasaran penyelidikan penting untuk pemerhatian gelombang graviti angkasa China. Sejak itu, saintis telah mencari tanda-tanda penggabungan lubang hitam binari berhampiran lubang hitam supermasif dalam data LIGO-Virgo.

Apabila menganalisis data GW190814, para penyelidik mendapati bahawa dua lubang hitam yang bergabung mempunyai nisbah jisim hampir 10:1. Menurut pengarang bersama Dr. Shucheng Yang, ketidakseimbangan ini mungkin menunjukkan bahawa pasangan itu pernah menjadi sebahagian daripada sistem tiga kali ganda, dengan lubang hitam supermasif menarik mereka bersama melalui interaksi graviti. Hipotesis lain ialah ia terbentuk dalam cakera pertambahan nukleus galaksi aktif, di mana graviti objek padat mendorong penggabungan.

Para saintis percaya bahawa jika lubang hitam binari bergabung berhampiran objek tumpat ketiga, orbitnya di sekeliling objek ini akan mewujudkan pecutan garis penglihatan - iaitu, pecutan di sepanjang garis penglihatan pemerhati. Pecutan ini mengubah kekerapan gelombang graviti melalui kesan Doppler, meninggalkan "cap jari" dalam isyarat.

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

Anggaran parameter untuk GW190814, termasuk jisim dua lubang hitam (*m*~1~ dan *m*~2~), pemisahan kecerahan (*d*~L~), pecutan garis penglihatan (*a*), dan indeks kuasa (*n*~I~). Garis putus-putus menunjukkan nilai median dan selang keyakinan 90%. Plot kontur menunjukkan selang keyakinan 50% dan 90%. Sumber: SHAO

Untuk menentukan ini, pasukan membangunkan model gelombang graviti yang menggabungkan pecutan garis penglihatan dan menggunakan analisis Bayesian pada beberapa peristiwa dengan isyarat yang kuat. Keputusan menunjukkan bahawa untuk GW190814, model pecutan garis penglihatan mengatasi hipotesis lubang hitam binari terpencil.

Pecutan ini dianggarkan kira-kira 0.002 c/s-1 (90% tahap keyakinan, di mana c ialah kelajuan cahaya), memberikan faktor Bayes 58:1 - bukti kukuh untuk kewujudan pecutan garis pandang.

"Ini adalah bukti antarabangsa pertama untuk kehadiran objek ketiga, padat dalam penggabungan lubang hitam binari," kata Dr Han. "Penemuan ini menunjukkan bahawa lubang hitam binari dalam GW190814 mungkin sebahagian daripada sistem yang kompleks, dan bukannya membentuk secara bebas, membuka perspektif baharu mengenai mekanisme pembentukan lubang hitam binari."

Pada masa hadapan, apabila pengesan gelombang graviti generasi baharu seperti Teleskop Einstein, Penjelajah Kosmik atau peranti angkasa LISA, Taiji, TianQin mula beroperasi, saintis menjangkakan dapat mengesan perubahan kecil dalam isyarat dengan ketepatan tinggi. Itu akan membantu orang ramai menyahkod lebih banyak acara seperti GW190814, semakin hampir untuk menerangkan pembentukan dan evolusi lubang hitam binari.

La Khe (Menurut SciTech Daily)

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