Η «πισίνα» της μαύρης τρύπας μπορεί να εξηγήσει περίεργες πτυχές της συγχώνευσης της μαύρης τρύπας του 2019

Το 2019, η συνεργασία LIGO/VIRGO έλαβε ένα σήμα βαρυτικού κύματος από μια συγχώνευση μαύρης τρύπας που αποδείχθηκε ένα από τα βιβλία ρεκόρ. Ονομάστηκε «GW190521», ήταν το πιο ογκώδες και πιο απομακρυσμένο που έχει εντοπιστεί μέχρι σήμερα, παράγοντας το πιο ενεργητικό σήμα που έχει ανιχνευθεί μέχρι σήμερα, εμφανιζόμενο στα δεδομένα ως πιο «δυνατό» από το συνηθισμένο «κελάηδημα».

Επιπλέον, η νέα μαύρη τρύπα που προέκυψε από τη συγχώνευση ήταν περίπου 150 φορές πιο ισχυρή από το βάρος του ήλιου μας, καθιστώντας το GW190521 την πρώτη άμεση παρατήρηση μιας μαύρης τρύπας μέσης μάζας. Ακόμη πιο περίεργο, οι δύο μαύρες τρύπες που συγχωνεύτηκαν ήταν κλειδωμένες σε μια ελλειπτική (όχι κυκλική) τροχιά και οι άξονες περιστροφής τους είχαν κλίση περισσότερο από το συνηθισμένο σε σύγκριση με αυτές τις τροχιές.

Στους φυσικούς δεν αρέσει τίποτα περισσότερο από το να παρουσιάζουν ένα ενδιαφέρον παζλ που δεν φαίνεται να ταιριάζει με την αμέσως καθιερωμένη θεωρία και το GW190521 τους έδωσε ακριβώς αυτό. Νέες θεωρητικές προσομοιώσεις υποδηλώνουν ότι όλες αυτές οι παράξενες πτυχές μπορούν να εξηγηθούν από την παρουσία μιας τρίτης μαύρης τρύπας που νικάει τον τελευταίο χορό του δυαδικού συστήματος και παράγει έναν «ακατάστατο χορό», σύμφωνα με νέο χαρτί Δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature.

όπως είμαστε Το ανέφερα προηγουμένωςΣτις 21 Μαΐου 2019, οι ανιχνευτές της συνεργασίας έπιασαν το ενδεικτικό σήμα μιας δυαδικής συγχώνευσης μαύρης τρύπας: τέσσερις σύντομες δονήσεις που διαρκούν λιγότερο από το ένα δέκατο του δευτερολέπτου. Όσο μικρότερο είναι το σήμα, τόσο μεγαλύτερη μάζα συγχωνεύονται οι μαύρες τρύπες – σε αυτήν την περίπτωση, 85 και 66 ηλιακές μάζες, αντίστοιχα. Οι μαύρες τρύπες συγχωνεύτηκαν για να σχηματίσουν μια νέα μαύρη τρύπα μεγαλύτερη από περίπου 142 ηλιακές μάζες, εκπέμποντας το ισοδύναμο οκτώ ηλιακών μαζών στη διαδικασία – έτσι, το ισχυρό σήμα λήφθηκε από τους ανιχνευτές.

Αυτό που έκανε αυτό το γεγονός τόσο ασυνήθιστο είναι ότι η μέτρηση 142 ηλιακών μαζών βρίσκεται στη μέση αυτού που είναι γνωστό ως «κενό μάζας» των μαύρων τρυπών. Τα περισσότερα από αυτά τα αντικείμενα χωρίζονται σε δύο ομάδες: μαύρες τρύπες αστρικής μάζας (που κυμαίνονται από λίγες ηλιακές μάζες έως δεκάδες ηλιακές μάζες) και υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, όπως αυτές στη μέση του Γαλαξία μας (που κυμαίνονται από εκατοντάδες χιλιάδες έως δισεκατομμύρια των ηλιακών μαζών). Το πρώτο προκαλείται από το θάνατο τεράστιων αστεριών σε μια σουπερνόβα που καταρρέει στον πυρήνα του, ενώ ο σχηματισμός του δεύτερου παραμένει μυστήριο.

Το γεγονός ότι ένας πρόγονος της μαύρης τρύπας ζύγιζε 85 ηλιακές μάζες είναι επίσης ασυνήθιστο, καθώς αυτό έρχεται σε σύγκρουση με τα τρέχοντα μοντέλα αστρικής εξέλιξης. Οι τύποι αστεριών που θα προκαλούσαν μαύρες τρύπες μεταξύ 65 και 135 ηλιακών μαζών δεν θα αποδεικνύονταν σουπερνόβα και επομένως δεν θα κατέληγαν ως μαύρες τρύπες. Αντίθετα, αυτά τα αστέρια θα γίνουν ασταθή και θα χάσουν μεγάλο μέρος της μάζας τους. Μόνο τότε θα μεταμορφωθούν σε σουπερνόβα – αλλά το αποτέλεσμα θα είναι μια μαύρη τρύπα μικρότερης από 65 ηλιακές μάζες.