Naukowcy ogłosili właśnie odkrycie, które wstrząsnęło światem astrofizyki. Zaobserwowano fale grawitacyjne, będące następstwem największego do tej pory zarejestrowanego zderzenia czarnych dziur. W efekcie powstał obiekt na tyle masywny, że jego istnienie kwestionuje dotychczasową wiedzę na temat powstawania tych tajemniczych struktur kosmicznych.
Czym są fale grawitacyjne?
Fale grawitacyjne zostały przewidziane przez Alberta Einsteina ponad sto lat temu jako konsekwencja teorii względności. To odkształcenia w strukturze przestrzeni i czasu, które rozchodzą się przez wszechświat z prędkością światła. Ich wykrycie umożliwia zrozumienie ekstremalnych zdarzeń kosmicznych, jak eksplozje gwiazd czy właśnie zderzenia czarnych dziur.
Zdarzenie, które zmienia reguły gry: GW190521
Odkryte zjawisko nosi nazwę GW190521. Zostało zarejestrowane przez detektory fal grawitacyjnych LIGO w USA oraz Virgo we Włoszech. Wykryte fale były tak silne, że ich energia odpowiada energii uwolnionej przy jednoczesnym wybuchu ośmiu Słońc.
Po szczegółowej analizie naukowcy odkryli, że źródłem GW190521 były dwie ogromne czarne dziury – jedna o masie 85, a druga 65 razy większej niż masa Słońca. Ich zderzenie doprowadziło do powstania nowej, jeszcze masywniejszej czarnej dziury o masie około 142 Słońc.
Dr Laura Nuttall z University of Portsmouth, specjalistka zajmująca się badaniami fal grawitacyjnych, określiła tę detekcję jako pierwszą w historii zaobserwowaną kolizję czarnych dziur o tak dużych masach.
Detektory fal grawitacyjnych – jak działają?
Instrumenty LIGO oraz Virgo to potężne, niezwykle czułe urządzenia, które wykorzystują wiązki laserowe do mierzenia niewielkich zmian długości ramion detektora – nawet mniejszych niż proton. Kiedy fala grawitacyjna przechodzi przez Ziemię, lekko odkształca czasoprzestrzeń, zmieniając tym samym długość tych ramion. Dzięki temu naukowcy mogą zarejestrować takie wydarzenia.
Czarna dziura, która nie powinna istnieć?
Odkrycie GW190521 wywołało konsternację wśród astrofizyków ze względu na niezgodność z obowiązującymi teoriami powstawania czarnych dziur. Według dominującej wiedzy, czarne dziury powstają z gwiazd zapadających się pod własnym ciężarem, ale istnieje wyjątkowa kategoria gwiazd, wyłamująca się z tej reguły.
Zgodnie z obecnymi modelami, gwiazdy o masie między około 65 a 120 mas Słońca są tak niestabilne, że podlegają one tzw. „luce niestabilności parowej”. Jest to przewidywany przedział masy gwiazd, w którym na skutek ekstremalnych temperatur dochodzi do intensywnych reakcji jądrowych prowadzących do całkowitego rozerwania gwiazdy, a nie utworzenia czarnej dziury. Tymczasem jedna z czarnych dziur zaobserwowanych w GW190521 miała właśnie 85 mas Słońca – teoretycznie niemożliwe dla znanych nam mechanizmów.
Prof. Alberto Vecchio, dyrektor Instytutu Astronomii Fal Grawitacyjnych z Uniwersytetu w Birmingham, określił odkrycie jako fascynującą zagadkę i wskazał na konieczność ponownego przemyślenia dotychczasowych teorii.
Możliwe wyjaśnienia nowych odkryć
Badacze wysuwają alternatywne hipotezy dotyczące powstawania tych nietypowych czarnych dziur. Jedna z teorii zakłada, że mogły powstać na skutek serii kolizji mniejszych czarnych dziur w gęsto zaludnionych gwiezdnych gromadach. Innym scenariuszem są gwałtowne kolizje gwiazd w gęsto upakowanych środowiskach galaktycznych, prowadzące do powstania bardzo masywnych gwiazd, które ostatecznie mogłyby zapaść się do czarnych dziur.
Międzynarodowy wysiłek i rola sztucznej inteligencji
W odkryciu tym udział miało ponad 1000 naukowców z 18 krajów, a ważny wkład technologiczny wniósł Uniwersytet Florydy, który opracował specjalny algorytm „coherent WaveBurst”. To on umożliwił odfiltrowanie sygnału fal grawitacyjnych z morza kosmicznego szumu. Algorytm ten nie wymagał wcześniejszej znajomości dokładnej formy sygnału, co okazało się kluczowe przy tak nieoczekiwanym zjawisku.
Dodatkowo, nowoczesne metody analizy danych, oparte na sztucznej inteligencji i uczeniu maszynowym, pomagają w szybszym i dokładniejszym identyfikowaniu oraz interpretowaniu zarejestrowanych sygnałów fal grawitacyjnych.
Rozwój astronomii fal grawitacyjnych – nowe okno na Wszechświat
Astronomia fal grawitacyjnych pozwala na badanie tych rejonów kosmosu, które pozostają niewidoczne dla tradycyjnych teleskopów. Dzięki temu możemy „zajrzeć” do serc eksplozji supernowych, ekstremalnie gęstych centrów galaktyk, a nawet poszukiwać śladów z wczesnego Wszechświata, chwil po Wielkim Wybuchu.
Przyszłe modernizacje detektorów, takie jak projekt Advanced LIGO+, obiecują jeszcze więcej spektakularnych odkryć, które rzucą nowe światło na procesy powstawania czarnych dziur i ewolucję galaktyk.
Profesor Sheila Rowan z Uniwersytetu w Glasgow podkreśla, że takie inwestycje technologiczne mają kluczowe znaczenie, gdyż pozwalają dostrzec nowe fenomeny, które dotychczas były poza naszym zasięgiem.
Najnowsze odkrycie otwiera drzwi do dalszych fascynujących badań. Każde kolejne zarejestrowane zjawisko fal grawitacyjnych będzie okazją do rewizji dotychczasowych teorii i rozwijania nowych modeli. Dzięki dalszym inwestycjom i współpracy międzynarodowej Wszechświat powoli odkrywa swoje tajemnice, dostarczając nam wciąż nowych pytań do zbadania.
źródła: forwardpathway.us, thebrighterside.news
Dodaj komentarz