Новости науки

Вращающиеся черные дыры могут предпочесть наклоняться синхронно

Краткое описание по статье Вращающиеся черные дыры могут предпочесть наклоняться синхронно

Название: Вращающиеся черные дыры могут предпочесть наклоняться синхронно . Краткое описание: ⭐ Увеличить / Моделирова . Дата публикации: 24.01.2022 . Автор: Алишер Валеев .

Для чего создан сайт Novosti-Nedeli.ru

Данный сайт посвящен новостям мира и мира технологий . Также тут вы найдете руководства по различным девайсам.

Сколько лет сайту?

Возраст составляет 3 года


Увеличить / Моделирование слияния черных дыр.
LIGO/Caltech/MIT/Sonoma State (Аврора Симоннет)

Я был очень взволнован, когда LIGO, гигантская двухухая обсерватория гравитационных волн в США, обнаружила первые гравитационные волны. Когда Virgo вышла в онлайн, стала возможной триангуляция сигналов гравитационных волн, и гравитационно-волновая астрономия стала реальностью.

Как только первоначальный интерес к наблюдению за отдельными событиями утих, это был только вопрос времени и статистики, когда ученые начали извлекать новые идеи из данных. Пара новых статей рассмотрела статистику слияний черных дыр, и результаты статей предполагают, что в распределении спинов черных дыр может быть что-то необычное.

Разоблачающая спираль смерти

Гравитационные волны являются результатом движения массы в пространстве и времени. Масса растягивает пространство и время, вызывая эффект ряби, очень похожий на носовую волну от лодки, движущейся по воде. И, как и в случае с носовой волной, чем тяжелее и быстрее масса, тем больше волна. В отличие от воды, пространство-время очень жесткое, поэтому для создания заметной гравитационной волны требуется нечто большее, чем океанский лайнер.

Это означает, что мы можем наблюдать гравитационные волны только от очень тяжелых объектов, движущихся очень быстро. Пары черных дыр, которые находятся в последних моментах спирали смерти и столкновения, определенно соответствуют этому требованию. На последних нескольких орбитах скорости двух черных дыр составляют приличную долю скорости света.

Это производит массивный гравитационные волны, которые к тому времени, когда они достигают нас, представляют собой рябь, растягивающую расстояние между Нью-Йорком и Лос-Анджелесом на несколько фемтометров. Для перспективы атом водорода имеет размер порядка 100 000 фемтометров.

На протяжении десятилетий все это было вопросом теории. Но в конце концов нам удалось сконструировать детекторы, которые позволили нам проверить эту теорию. Понятно, что первые несколько обнаружений были встречены с большим воодушевлением. Теперь у нас есть каталоги событий гравитационных волн, которые можно добывать.

Сначала ты крутишься, потом вращаешься

Когда две черные дыры вращаются вокруг друг друга, их орбита определяет плоскость, причем направление орбиты заканчивается либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки в плоскости. Две черные дыры также могут вращаться, но это вращение не обязательно должно быть в плоскости или иметь то же направление, что и орбитальное вращение. На самом деле, по мнению исследователей, нет никаких причин думать, что вращение черной дыры является чем-то иным, кроме как случайным.

Однако также было предсказано, что в бинарной системе два спина черной дыры будут противоположно выровнены. Например, если одна черная дыра вращается по часовой стрелке под углом 90 градусов к плоскости орбиты, то вторая будет вращаться против часовой стрелки под углом 90 градусов к плоскости орбиты.

Если вращения черных дыр не выровнены с их орбитой, то вращения черных дыр будут прецессировать, как волчки, сохраняя при этом свое антивыравнивание. При правильных обстоятельствах это также может вызвать колебание в плоскости орбиты и возможность своего рода резонанса, называемого спин-орбитальным резонансом. (Именно здесь ориентация вращения вызывает изменение ориентации орбиты, что затем приводит к изменению ориентации вращения и так далее.)

До сих пор эти идеи исследовались только в моделях, но теперь, когда у нас есть каталог слияний черных дыр, мы, наконец, можем приступить к поиску доказательств.

Удивительно маленький удар

Исследовательская группа использовала статистическую модель, чтобы попытаться распространить наблюдаемые гравитационные волны на возможные направления вращения черных дыр. Исследователи предположили два возможных распределения спинов: равномерное (без предпочтительной ориентации) и остроконечное распределение (предпочтительная ориентация).

Результат в обоих случаях показал, что антивыравнивание спинов черных дыр было предпочтительным. Это подтверждает (хотя и слабо) предсказания модели, которые также приводят к спин-орбитальному резонансу. Даже если предположить, что вращение черной дыры не имеет предпочтительной ориентации, данные указывают на ориентацию под углом 45 градусов к плоскости орбиты.

Это немного неожиданно, учитывая, что до сих пор ни одна модель не предсказала предпочтительную ориентацию спина. Однако в обоих случаях количество слияний все еще слишком мало, чтобы делать серьезные выводы, так что считайте это очень предварительным.

Исследователи также исследовали, как ориентация вращения повлияет на конечное состояние слившейся черной дыры. Производство гравитационных волн дает толчок (вспомните третий закон Ньютона для черных дыр) черной дыре после слияния. Некоторые модели со спин-орбитальными резонансами предсказывали, что этот толчок может превысить 5000 км/с. Это эквивалентно тому, как галактический вышибала схватил черную дыру за шкирку и энергично швырнул ее в межгалактическую пустоту.

Несмотря на то, что предсказания выравнивания вращения довольно слабы, это все же приводит к довольно сильному предсказанию четко определенного толчка около 300 км/с. Судя по всему, только самые совершенные астрономические обители будут выгонять вас за слияние и вращение (собственно, шаровые скопления).

Конечно, при наличии большего количества данных наблюдаемый пик ориентации спина может исчезнуть. Это то, что делает газету интересной. В отличие от прошлых лет, когда не было данных, или даже несколько лет назад, когда все основывали свои предположения на одном событии, теперь у нас есть данные. И мы получим больше данных. Модели опровергаются, уточняются или подтверждаются, и это хороший пример того, что происходит в процессе.

Письма с физическим обзором, 2022 г., DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.031101 (о DOI)

Физический обзор D, 2022 г., DOI: 10.1103/PhysRevD.104.103018


Source: https://arsteсhniсa.com/biz

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Кнопка «Наверх»