Черните дупки са сред най-завладяващите обекти във Вселената, но въпреки това те остават неуловими, защото са толкова невероятно плътни, а гравитацията им е толкова силна, че дори светлината не може да избяга от схващането им. За да разкрият черните дупки, скриващи се в Космоса, изследователите са се насочили към нововъзникващо поле на изследване, известно като гравитационна вълнова астрономия.
Гравитационните вълни са изкривявания или пулсации в тъканта на пространството и времето, произведени от движението на масивни предмети. През 2015 г. астрономите откриха движението на гравитационните вълни за първи път с помощта на телескопите на Земната базирана обсерватория за гравитационна вълна (LIGO) в Луизиана и Вашингтон. В този случай пулсациите са произведени от насилствен сблъсък на две масивни червени дупки, съвместно орбитиращи, известни като двойна двойна черна дупка.
Използвайки LIGO и други технологии за наблюдение, ново проучване има за цел да нарисува по-пълна картина на черните дупки - по-специално тези, принадлежащи към по-неясната категория, известна като черни дупки с междинна маса (IMBH).
"Когато се присъединих към LIGO, разбрах, че годините ми на обща релативистична симулация на черни дупки могат да бъдат въведени, за да се развие нов астрофизичен лов на IMBHs", каза за Space Karan Jani, астрофизик от университета Vanderbilt и водещ автор на изследването. COM
IMBHs попадат някъде между свръхмасивни - поне милион пъти по-големи от нашето слънце - и черни дупки със звездна маса - по-малки, но все пак пет до 50 пъти по-големи от масата на нашето слънце.
"IMBHs са много специални в встъпителното десетилетие на гравитационно-вълновата астрономия. Сред всеки известен астрофизичен източник, който излъчва гравитационни вълни, съобщаваме, че както LIGO, така и LISA [Лазерна интерферометрова космическа антена] са най-чувствителни към сливанията на IMBHs", каза Джани. "С тези два експеримента можем практически да изследваме всички двоични файлове на IMBH във Вселената."
Въпреки това астрономите все още не са успели да открият директно тези неуловими черни дупки със среден размер, добави Джани. По този начин неговият подход е да изучава различните честоти на гравитационните вълни, излъчвани от черни дупки, за да се постигне по-добро разбиране на дейността на IMBH.
„Подобно на симфоничния оркестър излъчва звук през масив от честоти, гравитационните вълни, излъчвани от черни дупки, се появяват с различна честота и време“, казва Джани в изявление от университета Vanderbilt. "Някои от тези честоти са с изключително висока честотна лента, докато някои са с ниска честотна лента. Нашата цел в следващата ера на астрономията на гравитационните вълни е да заснемем многолентови наблюдения и на двете честоти, за да" чуем цялата песен ", беше, когато става дума за черни дупки. "
Смята се, че IMBH са семената, от които растат свръхмасивни черни дупки. Например, черните дупки могат да нараснат, като накарат други черни дупки. В зоната на падащата материя, заобикаляща черна дупка, известна още като диска за натрупване, силни гравитационни сили привличат в близост газ, звезди, прах и дори други черни дупки. Всеки материал, който стане твърде близо, рискува да бъде изтеглен покрай хоризонта на събитията - точката, отвъд която не може да избяга от гравитационното дърпане на черната дупка.
"Веднага след като IMBH хвана поредната черна дупка в близост до нея, ще има буря на гравитационното лъчение", каза Джани пред Space.com. "LIGO може да улови това излъчване в случай, че тези черни дупки се сблъскат."
Предложената мисия на LISA - съвместно ръководена от Европейската космическа агенция и НАСА - ще бъде в състояние да открие и точно да измери нискочестотните гравитационни вълни, което е предизвикателство за детектори, базирани на Земята, поради сеизмичното движение на нашата планета или дори вибрациите при преминаване кола. Планиран да стартира през 2034 г., LISA ще бъде първият специализиран космически детектор за гравитационни вълни.
"С мисията LISA нашето проучване установява, че радиацията от IMBH може да бъде регистрирана поне няколко години преди съдбовното им сблъскване", каза Джани. "Това излъчване е буквално пространството-време се деформира точно извън хоризонта на събитията на IMBH. За разлика от радио или рентгенов сигнал, гравитационното лъчение не губи информация, тъй като преминава милиарди светлинни години, преди да достигне до нас."
Следователно, комбинирайки наблюдения от детектори LIGO, които улавят високочестотни гравитационни вълни, и бъдещи детектори като мисията LISA, която ще измерва нискочестотните гравитационни вълни, изследователите се надяват да попълнят пропуски в сегашното разбиране на черните дупки.
Проучването им е публикувано на 18 ноември в списанието Nature Astronomy.
- Изображения: Черни дупки на Вселената
- Сблъскащите се черни дупки могат да пеят различни гравитационни песни
- Вземете симфонично пътешествие в черна дупка с „Метакосмос“
