Matka Natura podbiła stawkę. Naukowcy zdołali zobaczyć zderzenie trzech czarnych dziur

Dramatyczne wydarzenia, jakimi zdecydowanie są zderzenia czarnych dziur zwykle umykają naukowym obserwacjom. Niewidoczna kolizja niewidocznych obiektów nie objawi się nam w sposób prosty do zobaczenia. Chyba, że do miksu dorzucimy jeszcze jedną dziurę a całość doświetlimy kosmicznym fleszem o energii biliona Słońc.
Matka Natura podbiła stawkę. Naukowcy zdołali zobaczyć zderzenie trzech czarnych dziur

Dzięki przypadkowej obecności trzeciej, olbrzymiej czarnej dziury, a dokładnie ”podpaleniu” otaczającego ją dysku pyłu i gazu (dysk akrecyjnego), możliwe było nie tylko wykrycie towarzyszących takim wydarzeniom fal grawitacyjnych (wykrytych w 2019 roku przez detektory amerykańskiego obserwatorium LIGO, The Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), ale i zobaczenie (po raz pierwszy) samego kataklizmu z pomocą teleskopów optycznych.

– Ta supermasywna czarna dziura szumiała sobie od lat nim doszło do tego gwałtownego zapłonu. Naszą konkluzją było, że to konsekwencja połączenia dwóch innych czarnych dziur – stwierdził prof. Matthew Graham z Kalifornijskiego Instytutu Technologii (Caltech) i główny autor badania połączenia dziur przedstawionego w ”Physical Review Letters”. 

 

 

Druga analiza

Według współautorki analizy, Saavik Ford z nowojorskiej uczelni City University, pewność naukowców co do takiego a nie innego źródła sygnałów wyłapanych najpierw przez instrumenty obserwatorium LIGO wynosi 99,9 proc. To nie koniec obserwacji i badań S190521g, jak nazwano połączenie czarnych dziur. Swoją ”wersję” przedstawić mają w nadchodzących miesiącach eksperci pracujący we wspomnianym obserwatorium.

– Jeżeli dwa niezależne zespoły naukowców dojdą do takich samych wniosków na temat S190521g, to będziemy mogli określić to zjawisko jako iście spektaklularne – skomentował w dzienniku ”Guardian” prof. Alberto Vecchio, dyrektor ośrodka badań fal grawitacyjnych (GWA) na uniwersytecie w Birmingham. 

Na pomysł, że taką kosmiczną kolizję da się zobaczyć, przynajmniej w teorii, wpadła Saavik Ford z kolegą, Barrym McKernanem. Naukowcy wbrew powszechnej opinii założyli, że będzie to możliwe tylko gdy połączenie czarnych dziur nastąpi w zasięgu dysku akrecyjnego trzeciej, supermasywnej dziury.

 

 

Odkrycie w archiwum

Dwójka połączyła siły z Matthew Grahamem, naukowcem pracującym w Caltech w ośrodku badań Zwicky Transient Facility (ZTF), obserwatorium służącym właśnie do śledzenia wszystkich bardzo jasnych wydarzeń na naszym niebie.

Sięgnęli do bazy archiwalnych danych ZTF w poszukiwaniu rozbłysków zbiegających się w czasie i miejscu ze znanymi kolizjami, jak te wyłapane przez LIGO. Wyłapany w maju 2019 roku S190521g idealnie spełniał ich teoretyczne założenia, czytamy w informacji prasowej.

W pobliżu znalazła się i supermasywna czarna dziura. J1249+3449 ma średnicę tak dużą, jak orbita Ziemi wokół Słońca. Na skraju dysku akrecyjnego olbrzyma znalazły się dwie małe czarne dziury (o średnicy może 40 km i masie 150 Słońc) oraz garść gwiazd. Wokół nich tańczyło i kręciło się bardzo dużo obłoków pyłu i gazu. – Te obiekty wyglądają jak rój wkurzonych pszczół wokół olbrzymiej królowej ula w samym centrum – stwierdziła Ford.

W momencie, gdy ścieżki tych dwóch czarnych dziur połączyły się wytworzyły się silne fale grawitacyjne a nowopowstały twór został dosłownie wyrzucony w przeciwnym kierunku, wprost przez gaz i pył dysku akrecyjnego. Całość rozjarzyła się mocno a elementy tego kataklizmu zarejestrowały niezależnie instrumenty obserwatorium LIGO i teleskopy ZTF. – To reakcja gazu na ten wystrzelony pocisk wywołuje rozbłysk dobrze widoczny z pomocą teleskopu optycznego – wyjaśnia McKernan.

 

 

Wyjaśnienie zagadki

Naukowcom niezłą frajdę sprawiło nie tylko bardzo prawdopodobne potwierdzenie ich teorii, ale i fakt, że udało się im rzucić nieco światła na jedną z zagadek dotyczących istnienia czarnych dziur. A dokładnie zbyt istnienia zbyt wielu tak supermasywnych czarnych dziur jak J1249+3449.

Jeżeli ich istnienie tłumaczyć jedynie teorią kuli śniegowej, gdzie czarna dziura z czasem obrasta w masę, to dla wielu znanych obiektów tej skali brakuje wyjaśnienia. Żeby mogły powstać takim sposobem, musiałby istnieć dłużej niż znany Wszechświat. I tu wchodzi wyjaśnienie podpierające się obecnością dysku akrecyjnego.

Potencjalnie, jeżeli czarne dziury grupują się w taki sposób jak S190521g w zasięgu owych dysków, to możliwe jest zajście nawet serii szybkich połączeń. – Jeżeli jest jakieś miejsce, w którym można zgromadzić kilka czarnych dziur blisko siebie, to można łatwo zacząć łączyć je w pary. Obłoki gazu są klejem trzymającym je razem – powiedział ”Guardianowi” prof. Vecchio.