Ученые смогут предсказывать, какая черная дыра покинет галактику: открыт новый метод

Если вы стреляете из винтовки, то отдача может отбросить вас назад. Если объединить две черные дыры в бинарную систему, то потеря импульса даст подобную отдачу. Это будет «удар» по объединенной черной дыре. Это открытие навело ученых на новую гипотезу.

Новый метод измерения волн

«Для некоторых двоичных файлов удар может достигать до 5000 километров в секунду, что больше скорости движения большинства галактик», - сказал Виджай Варма, астрофизик из Калифорнийского технологического института. Вместе с коллегами он разработал новый метод, использующий измерения гравитационных волн, чтобы предсказать, когда последняя черная дыра останется в принимающей галактике и когда она будет выброшена.

Такие измерения могут обеспечить критически важную недостающую часть головоломки для ученых. Это главная основа теории возникновения тяжелых черных дыр, дающая представление об эволюции галактики и тестах общей теории относительности. Виджай Варма является ведущим автором книги «Извлечение гравитационной отдачи из сигналов слияния черных дыр», опубликованной 13 марта в Physical Review Letters.

Новые данные о движении черных дыр

Когда черные дыры в открытом космосе движутся по орбите в двойной системе, их гравитационные волны уносят энергию и момент импульса, что приводит к сжатию. Оно усиливается по мере движения по спирали внутрь. Когда система имеет асимметрию, такую ​​как неравные массы, гравитационные волны не излучаются одинаково во всех направлениях, что приводит к чистой потере линейного импульса и сильной отдаче.

Большая часть этой отдачи происходит прямо возле слияния, что может привести к достаточно сильному удару, чтобы вытолкнуть черную дыру из ее галактики. Модели исследователей основаны на суперкомпьютерном моделировании, которое численно решает уравнения общей теории относительности Эйнштейна. Все это стало возможным в астрономии только с появлением суперсовременного оборудования, хотя предположения ученые высказывали и раньше.

Последнее исследование

Недавнее исследование проводилось в рамках сотрудничества Simulation eXtreme Spacetimes (SXS), в которое входят исследовательские группы из Caltech и Cornell. Сол Теукольский, профессор физики Корнелла Ганса А. Бете, является руководителем группы. После проведения сложных расчетов и сверки данных ученый сделал заявление.

Сол Теукольский сказал: «Это исследование показывает, как гравитационно-волновые сигналы могут быть использованы для неожиданного изучения астрофизических явлений. До сих пор считалось, что нам придется ждать более десяти лет, чтобы детекторы были достаточно чувствительными, чтобы выполнять такую ​​работу. Однако исследование показывает, что мы действительно можем сделать это сейчас. Это очень интересно!»

Хотя существующие общедоступные гравитационно-волновые сигналы, объявленные LIGO и Virgo, не были достаточно сильными для хорошего измерения отдачи, по мере улучшения этих детекторов в течение следующих нескольких лет этот метод сможет надежно измерить удар. Тогда эти данные можно будет использовать для изучения многих астрофизических явлений. Это принесет пользу мировой науке и всему человечеству.