„Gigant invizibil” descoperit ascunzându-se în spatele unei găuri negre duble

DNVN - Undele gravitaționale de la evenimentul GW190814 au dezvăluit urme ale existenței unei găuri negre supermasive ascunse în apropiere, deschizând o nouă perspectivă asupra modului în care se formează găurile negre binare.

Fuziunea unei găuri negre binare în apropierea unei găuri negre supermasive. Sursa: SHAO

Găurile negre binare sunt deja unul dintre cele mai misterioase fenomene din univers, dar oamenii de știință de la Observatorul Astronomic din Shanghai (SHAO) al Academiei Chineze de Științe au descoperit recent dovezi că acestea ar putea să nu fie singure. Unele sisteme binare de găuri negre sunt probabil dominate de un misterios „compănitor gigantic” din apropiere.

O echipă de cercetare condusă de Dr. Wenbiao Han de la SHAO a raportat semne că evenimentul de fuziune a găurilor negre binare GW190814 s-a produs probabil sub influența gravitațională a unui al treilea obiect - posibil o gaură neagră supermasivă.

Rezultatele cercetării, publicate în Astrophysical Journal Letters, oferă indicii importante pentru descifrarea originii găurilor negre binare.

Eveniment de undă gravitațională detectat de colaborarea LIGO-Virgo-KAGRA. Sursa: SHAO

Din 2015, colaborarea LIGO-Virgo-KAGRA a detectat peste 100 de evenimente de unde gravitaționale, provenite în principal din fuziunile unor găuri negre binare. Deși acestea au contribuit la înțelegerea astrofizicii, mecanismele lor de formare și evoluție nu sunt încă pe deplin explicate.

Anterior, echipa Dr. Han a propus modelul „b-EMRI”, care descrie un scenariu în care o gaură neagră supermasivă „capturează” o gaură neagră binară, formând un sistem cu trei niveluri. În această structură, perechea de găuri negre binare orbitează în jurul găurii negre supermasive și emite unde gravitaționale la mai multe benzi de frecvență. Modelul a fost inclus într-un document alb LISA și identificat ca o țintă importantă de cercetare pentru observatoarele spațiale de unde gravitaționale din China. De atunci, oamenii de știință au căutat semne ale fuziunilor de găuri negre binare în apropierea găurii negre supermasive în datele LIGO-Virgo.

Când au analizat datele GW190814, cercetătorii au descoperit că cele două găuri negre care fuzionau aveau un raport de masă de aproape 10:1. Potrivit co-autorului, Dr. Shucheng Yang, acest dezechilibru sugerează probabil că perechea a făcut cândva parte dintr-un sistem triplu, gaura neagră supermasivă atrăgându-le împreună prin interacțiuni gravitaționale. O altă ipoteză este că s-au format în interiorul discului de acreție al unui nucleu galactic activ, unde gravitația obiectelor dense a determinat fuziunea.

Oamenii de știință cred că, dacă gaura neagră binară se contopește cu un al treilea obiect dens, orbita sa în jurul acestui obiect va crea o accelerație pe linia de vizibilitate – adică o accelerație de-a lungul liniei de vizibilitate a observatorului. Această accelerație modifică frecvența undelor gravitaționale prin efectul Doppler, lăsând o „amprentă” în semnal.

Estimări ale parametrilor pentru GW190814, inclusiv masele celor două găuri negre (*m*~1~ și *m*~2~), distanța dintre luminozitate (*d*~L~), accelerația pe linia de vizibilitate (*a*) și indicele de putere (*n*~I~). Liniile punctate indică valorile mediane și intervalele de încredere de 90%. Diagramele de contur arată intervalele de încredere de 50% și 90%. Sursa: SHAO

Pentru a determina acest lucru, echipa a dezvoltat un model de unde gravitaționale care încorporează accelerația pe linia de vizibilitate și a aplicat analiza bayesiană mai multor evenimente cu semnale puternice. Rezultatele au arătat că, pentru GW190814, modelul de accelerație pe linia de vizibilitate a depășit ipoteza unei găuri negre binare izolate.

Această accelerație este estimată la aproximativ 0,002 c/s⁻¹ (nivel de încredere de 90%, unde c este viteza luminii), rezultând un factor Bayes de 58:1 - o dovadă puternică a existenței accelerației pe linia de vizibilitate.

„Aceasta este prima dovadă internațională a prezenței unui al treilea obiect dens într-o fuziune de găuri negre binare”, a spus Dr. Han. „Această descoperire indică faptul că gaura neagră binară din GW190814 ar putea face parte dintr-un sistem complex, în loc să se formeze independent, deschizând noi perspective asupra mecanismului de formare a găurilor negre binare.”

În viitor, când vor intra în funcțiune noi generații de detectoare de unde gravitaționale, cum ar fi Telescopul Einstein, Cosmic Explorer sau dispozitivele spațiale LISA, Taiji, TianQin, oamenii de știință se așteaptă să poată detecta mici modificări ale semnalelor cu o precizie ridicată. Acest lucru va ajuta oamenii să decodeze mai multe evenimente precum GW190814, apropiindu-se de explicarea formării și evoluției găurilor negre binare.

La Khe (conform SciTech Daily)

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