Divu apvienošanās melnie caurumi ir trīs posmi: iedvesmas, apvienošanās un izslēgšanas fāzes. Raksturīgs gravitācijas viļņi tiek emitēti katrā fāzē. Pēdējā izslēgšanas fāze ir ļoti īsa un kodē informāciju par gala īpašībām melnais caurums. Bināro datu atkārtota analīze melnais caurums apvienošanās notikums GW190521 pirmo reizi ir sniedzis pierādījumus par apvienošanās paraksta pēcgrūdieniem divu atsevišķu vāju zvana frekvenču veidā, ko rada iegūtais viens melnais caurums kad tas nostabilizējās līdz stabilai simetriskai formai. Šī ir pirmā vairāku gravitācijas viļņu frekvenču noteikšana zvana samazināšanas stadijā. Tāpat kā zvans “zvana” kādu laiku pēc iestrēgšanas, iegūtais singls tiek izkropļots melnais caurums veidojas pēc tam, kad apvienošanās kādu laiku “zvana”, izstaro vāju gravitācijas viļņi pirms simetriskas stabilas formas sasniegšanas. Un tieši zvana forma nosaka īpašās frekvences, ar kādām zvans zvana, līdzīgi kā bez matiņa teorēmas, zvana masu un griešanos. melnais caurums noteikt zvanīšanas frekvences. Tādējādi šī attīstība paver ceļu zvana samazināšanas frekvenču izmantošanai, lai pētītu gala īpašības melnais caurums.
Melnie caurumi ir masīvi objekti ar ārkārtīgi spēcīgiem gravitācijas laukiem. Kad divi orbītā melnie caurumi spirāli ap otru un galu galā saplūst, audums no telpa-laiki ap tiem tiek traucēti, kas rada viļņus gravitācijas viļņi izstaro uz āru. Kopš 2015. gada septembra, kad sākās gravitācijas viļņu astronomija, LIGO pirmo reizi atklājot gravitācijas viļņi radās divu uzņēmumu apvienošanās rezultātā melnie caurumi 1.3 miljardu gaismas gadu attālumā, saplūst melnie caurumi tagad regulāri tiek atklāti gandrīz reizi nedēļā.
Uzņēmumu apvienošanās melnie caurumi ir trīs fāzes. Kad abi melnie caurumi ir plaši atdalītas, tās lēnām orbīta viens otru izstaro vāji gravitācijas viļņi. Binārais pakāpeniski pāriet uz mazāku un mazāku orbītas jo sistēmas enerģija tiek zaudēta formā gravitācijas viļņi. Šis ir iedvesmas fāze no saplūšanas. Nākamais ir apvienošanās fāze kad abi melnie caurumi nokļūt pietiekami tuvu, lai apvienotos, lai izveidotu singlu melnais caurums ar izkropļotu formu. Šajā posmā tiek izstaroti spēcīgākie gravitācijas viļņi (GW), kurus tagad regulāri nosaka un reģistrē gravitācijas viļņu observatorijas.
Apvienošanās fāzei seko ļoti īss posms, ko sauc izslēgšanas posms kur iegūtais singls ir izkropļots melnais caurums ātri iegūst stabilāku sfērisku vai sfērisku formu. Gravitācijas viļņi zvana samazināšanas fāzē emitētie ir slāpēti un daudz vājāki nekā apvienošanās fāzē atbrīvotie GW. Tāpat kā zvans "zvana" kādu laiku pēc iestrēgšanas, iegūtais singls melnais caurums “zvani” kādu laiku izstaro daudz vājāk gravitācijas viļņi pirms simetriskas stabilas formas sasniegšanas.
Vājas vairāku zvana signālu frekvences gravitācijas viļņi atbrīvota divu uzņēmumu apvienošanās noslēguma fāzē melnie caurumi līdz šim bija neatklāti.
Pētnieku grupai nesen ir izdevies atklāt vairākas gravitācijas viļņu frekvences bināro viļņu nolaišanas stadijā. melnais caurums apvienošanās notikums GW190521. Viņi meklēja atsevišķus izbalinātos toņus zvana samazināšanas frekvencēs, neņemot vērā nekādu saistību ar frekvencēm un slāpēšanas laikiem, un veiksmīgi identificēja divus režīmus, kas nozīmē iegūto deformāciju. melnais caurums pēc apvienošanās raidīja vismaz divas frekvences. To paredzēja Einšteina vispārējā relativitāte, tāpēc rezultāts apstiprina teoriju. Turklāt pētnieki salīdzināja frekvences un slāpēšanas laikus diviem zvana samazināšanas režīmiem, kas tika atrasti apvienošanās notikumā, lai pārbaudītu "no matu teorēmu" (tas melnie caurumi tos pilnībā raksturo masa un griešanās, un nav vajadzīgi citi “matiņi”, lai aprakstītu to iezīmes), un nekas nav atrasts ārpus vispārējās relativitātes teorijas.
Tas ir pagrieziena punkts, jo tika plaši uzskatīts, ka vairāku zvana signālu frekvences nebūs iespējams novērot, pirms nākotnē būs pieejami nākamās paaudzes gravitācijas viļņu detektori.
***
Avoti:
- Capano, CD un citi. 2023. gads. Daudzmodu kvazinormāls spektrs no traucēta melnā cauruma. Fiziskās apskates vēstules. Vol. 131, 22. izdevums. 1. gada 2023. decembris. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.221402
- Max-Planck-Institut fürGravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut), 2023. Jaunumi – Kam melnais caurums zvana. Pieejams plkst https://www.aei.mpg.de/749477/for-whom-the-black-hole-rings?c=26160
***
