Két fekete lyuk összeolvadt egy óriási nagy hihetetlen sebességgel mozgó fekete lyukká

A Pisa mellett található Virgo gravitációshullám-detektor légi felvétele

A csillagászok régóta gyanítják, hogy a fekete lyukak egyesülése hatalmas sebességnövekedést eredményezhet az így keletkező nagyobb fekete lyukak számára, de most sikerült ezt igazolniuk is.

Amikor egy feketelyuk-pár összeolvad, az így létrejövő nagyobb fekete lyuk elméletileg rendkívüli sebességre gyorsulhat – ez most pedig valóságosan is megtörténnt.

Összeolvadó fekete lyukak művészi ábrája Forrás: NASA/Caltech/R. Hurt (IPAC)

Vijay Varma a Max Planck Intézet fizikusa és kollégái ezt a gyorsan mozgó fekete lyukat akkor fedezték fel, amikor másodszorra tekintették át az Egyesült Államokban lévő LIGO és az olaszországi VIRGO obszervatórium adatait. Ezek az obszervatóriumok a gravitációs hullámokat vagyis a masszív objektumok mozgása által a téridőben okozott fodrozódásokat mérik.

A gravitációs hullámokat, mint a téridő fodrozódásait Einstein általános relativitáselmélete jósolta meg Forrás: Wikimedia Commons/Orren Jack Turner, Princeton, N.J.

A Varma és kollégái által tanulmányozott jel a GW200129 enevezést kapta. Ez két egymás körül keringő, spirálisan befelé mozgó és összeütköző fekete lyuktól származik, amelyek összeütközéséből egy nagyobb fekete lyuk jött létre. Azt találták, hogy az összeolvadás előtt, a fekete lyukak spin tengelyei nem voltak egy vonalban egymással, vagy a tengelyeik keresztülfutottak a térnek azon pontján, amely körül keringtek.

A Pisa mellett található Virgo gravitációshullám-detektor légi felvétele Forrás: ESA

Ez utalást ad arra, hogy hol keletkezhettek az eredeti fekete lyukak.

Az izolált rendszerek hajlamosak összehangolni spinjeiket, a modellek szerint. Amikor ezeket a nem összehangolt spineket látjuk, ez arra utal, hogy ez a bináris rendszer zsúfoltabb környezetben keletkezhetett – mondja Leo Stein, a Mississippi Egyetem fizikusa, aki nem vett részt a kutatásban.

Fontos kérdés, hogy mi történik az összeolvadással létrejött fekete lyukkal.

A végső egyesülés képletesen az ágyúlövéshez hasonlítható. Amikor az ágyúgolyó kirepül a lövegcsőből, az ágyú visszalökődik az ellenkező irányba. Amikor a fekete lyukak gravitációs hullámokat bocsátanak ki, hasonló folyamat játszófik le – ennél a példánál a gravitációs hullámok jelentik az ágyúgolyót és a fekete lyuk ami hátra marad az ágyút – mondja Davide Gerosa, az olaszországi Milano-Bicocca Egyetem fizikusa.

Két keringő fekete lyuk által keltett gravitációs hullámok illusztrációja. Forrás: https://www.ligo.caltech.edu/page/what-are-gw

A kutatók kiszámolták, hogy ez a "rúgási effektus" képes kellene legyen a fekete lyukaknak másodpercenként több száz kilométeres sebességlöketet adni, amire ez az első megfigyelésen alapuló bizonyíték.

Varma és kollégái kiszámolták, hogy a végső objektum sebessége legalább 700 km/sec volt és valószínűleg közelebb az 1.500km/sec értékhez, ami elég gyors lehet ahhoz, hogy kihajtsa a fekete lyukat az otthont adó galaxisából.

Az egyik LIGO érzékelő - mindegyiknek két kiálló karja van, a téridő hullámzása az egyiket megnyújtja, a másikat pedig összenyomja. Ezt a változást lézerek érzékelik Forrás: CALTECH/MIT/LIGO LAB

Ez a bizonyíték, vagyis hogy a fekete lyukak az egyesülésük után képesek elhagyni a születési környezetüket igen fontos felfedezés, mert ez azt jelenti, hogy egy fekete lyuk kikerülhet egy csillagokkal zsúfolt környezetből.

Ez azt is jelenti egyben, hogy a kozmosz tele lehet extrém sebességgel haladó fekete lyukakkal, de ez nem kell, hogy aggodalomra adjon okot. Az űr olyan hatalmas kiterjedésű, hogy alapvetően nincs esély arra, hogy a Föld, illetve a naprendszer találkozzon egy ilyen fekete lyukkal - hangsúlyozza Varma.

(Forrás: New Scientist)