Astronomii au auzit, în premieră, sunetul unei găuri negre „aruncate” prin spațiu

Reculul produs atunci când două găuri negre se ciocnesc a fost acum măsurat folosind unde gravitaționale. Este prima măsurătoare care surprinde nu doar viteza cu care noua gaură neagră formată a fost aruncată prin spațiu, ci și direcția, oferind un nou instrument pentru înțelegerea fuziunilor de găuri negre.

Din evenimentul de unde gravitaționale din 2019, GW190412, astronomii au determinat că dezechilibrul coliziunii a aruncat gaura neagră cu viteze ce depășesc 50 de kilometri pe secundă.

• Greșeala pe care o fac fără să știe mulți oameni care suferă de insomnie
• Astronomii au dezvăluit una dintre cele mai primitive stele descoperite vreodată

„Este unul dintre puținele fenomene din astrofizică unde nu doar detectăm ceva – ci reconstruim mișcarea 3D completă a unui obiect aflat la miliarde de ani-lumină distanță, folosind doar ondulații în țesătura spațiu-timpului”, spune astrofizicianul Koustav Chandra de la Universitatea Penn State.

Au trecut 10 ani de la prima detecție a undelor gravitaționale, iar de atunci detectoarele LIGO, Virgo și KAGRA au surprins sute de coliziuni de găuri negre răsunând prin Univers.

Undele gravitaționale sunt ca valurile pe suprafața unui iaz, doar că iazul este spațiu-timpul. Pe măsură ce două găuri negre spiralează una spre cealaltă, câmpurile lor gravitaționale perturbă spațiul-timp, trimițând valuri cu viteza luminii.

O suprapunere de semnale diferite

Această „coregrafie” se termină într-un boom gravitațional masiv, când găurile negre se ciocnesc și se unesc, formând un singur obiect. Oamenii de știință pot descifra aceste unde pentru a determina proprietăți precum masa și rotația fiecărei găuri negre implicate, dar și masa obiectului final rezultat.

„Fuziunile de găuri negre pot fi înțelese ca o suprapunere de semnale diferite, exact ca muzica unei orchestre, formată din combinația instrumentelor”, explică astrofizicianul Juan Calderon-Bustillo, Universitatea din Santiago de Compostela, Spania. „Dar această orchestră e specială: ascultătorii aflați în locuri diferite aud combinații diferite, ceea ce îi ajută să afle unde se află în raport cu ea.”

Unul dintre cele mai dramatice rezultate ale unor evenimente cosmice violente, precum o supernovă sau o fuziune de găuri negre, este fenomenul numit „lovitura natală”. Dacă evenimentul este dezechilibrat – de exemplu, supernova este mai puternică pe o parte sau masele găurilor negre diferă mult – energia se distribuie inegal, iar noua gaură neagră primește un „șut” uriaș într-o direcție, scrie ScienceAlert.

În 2018, Calderon-Bustillo și colegii săi au dezvoltat o metodă pentru a măsura „lovitura natală” a unei găuri negre din datele de unde gravitaționale, pe baza maselor și rotațiilor implicate. Așteptau doar condițiile potrivite.

Cele mai dramatice rezultate

Acestea au venit în aprilie 2019, când s-a detectat o coliziune extrem de dezechilibrată: una dintre găuri avea 29,7 mase solare, cealaltă doar 8,4 mase solare. Diferența mare a făcut ca semnalul să fie mai lung și plin de informații. Analiza a arătat că gaura neagră rezultată a fost expulzată cu o viteză suficientă pentru a fi scoasă dintr-un roi globular.

Nu știm dacă evenimentul s-a produs într-un astfel de roi, fiind la 2,4 miliarde ani-lumină distanță – mult prea departe pentru instrumentele actuale. Dar, dacă da, gaura neagră probabil părăsește deja acel roi. Această tehnică, spun cercetătorii, poate deveni un instrument puternic pentru studierea fuziunilor de găuri negre.

„Fuziunile de găuri negre în medii dense pot genera semnale electromagnetice detectabile, pe măsură ce gaura neagră traversează un mediu dens, precum nucleul activ al unei galaxii”, explică astrofizicianul Samson Leong, Universitatea Chineză din Hong Kong.

Studiul a fost publicat în Nature Astronomy.

Vă mai recomandăm să citiți și:

O gaură neagră care explodează ar putea dezvălui fundamentele Universului

O gaură neagră ar putea exploda pe cerul Pământului în următorii 10 ani

Cercetătorii au descoperit o gaură neagră creată la mai puțin de o secundă după Big Bang

O gaură neagră colosală, de 36 de miliarde de ori mai grea decât Soarele, este una dintre cele mai mari observate în Univers