Jak wpływają na siebie czarne dziury? Przewidywania naukowców czeka weryfikacja

Podwójna czarna dziura nieco komplikuje rozwiązywanie równań zaproponowanych przez Einsteina oraz innych astronomów. Naukowcy mają jednak na to patent.

Czarne dziury same w sobie są niezwykłe, a sytuacja dodatkowo się komplikuje, kiedy astronomowie mają do czynienia z układami podwójnymi tych obiektów. O ile w przypadku tych pierwszych istnieją dokładne rozwiązania równań Einsteina, tak drugie stanowią znacznie większe wyzwanie. Obszerna publikacja na ten temat pojawiła się niedawno w Physical Review Letters.

Czytaj też: Jaka jest liczba czarnych dziur w obserwowalnym wszechświecie?

Jej autorzy przeprowadzili analizy danych związanych z falami grawitacyjnymi pochodzącymi z fuzji znanych nauce czarnych dziur. W oparciu o nie doszli do wniosku, że rotacja czarnych dziur tworzących układy podwójne może mieć dwojaki charakter. Oznacza to, iż takie obiekty obracają się równolegle bądź przeciwrównolegle. Dotychczasowe ustalenia nie mogą być uznane za stuprocentowo pewne, ponieważ naukowcy mieli do czynienia z ograniczonym rozmiarem próbki oraz nie do końca wyrównanymi rotacjami czarnych dziur.

Czarne dziury wywierają na siebie wzajemny wpływ, jeśli znajdą się odpowiednio blisko siebie

Obracanie się czarnej dziury sprawia, że otaczająca ją materia – pod wpływem przyciągania grawitacyjnego – również zaczyna przemieszczać się w kierunku obrotu. Kiedy dwie czarne dziury znajdą się blisko siebie, ich wzajemne przyciąganie może wpływać na rotację każdej z nich. W efekcie może pojawić się swego rodzaju rezonans, w którym czarne dziury obracają się równolegle (w tym samym kierunku) bądź przeciwrównolegle (w różnych kierunkach).

Niestety, fale grawitacyjne pochodzące z fuzji czarnych dziur są na tyle słabe, że łatwo je przeoczyć, W związku z tym określenie kierunku rotacji tych obiektów staje się utrudnione. Niezwykle ważną rolę odgrywają w tym przypadku obserwatoria LIGO i Virgo, które od kilku lat zajmują się wykrywaniem fal grawitacyjnych. Dzięki zaawansowanym metodom filtracji zebranych danych naukowcy mogą wykrywać fuzje czarnych dziur i analizować ich rotacje.

Czytaj też: Czarna dziura jakiej jeszcze nie było. Ukrywała się przed astronomami w sąsiedniej galaktyce

Autorzy opisanych badań nie ograniczyli się do jednego artykułu i opublikowali też drugi, dostępny na łamach Physical Review D. Traktuje on o odkryciu związanym z sygnałem rezonansu, który okazuje się najsilniejszy w momencie, gdy czarne dziury są bliskie połączenia się. Właśnie wtedy te obiekty znajdują się na tyle blisko siebie, by ich wzajemne przyciąganie było najsilniejsze. Jak przekonują autorzy, modele mogłyby zapewnić znacznie dokładniejsze wyniki od dotychczasowych, ponieważ możliwe będzie analizowanie sygnałów emitowanych w czasie fuzji czarnych dziur.