Черна дупка може да е била изхвърлена от собствената си галактика

През последните няколко дни всички ние обичахме великолепния нов образ на черната дупка на нашия Млечен път. Но за момент може да искаме да спрем и да отдадем почит на самотна пропаст във Вселената, която може да е започнала от собствената си галактика.

В четвъртък – същия ден, когато сътрудничеството с Event Horizon Telescope ни донесе висцерален образ на Стрелец A* – астрономите обявиха, че някъде в космоса две черни дупки биха могли да се слеят с достатъчно сила, за да изтласкат буквално получения вакуум от полезрението.

Да, това означава, че в момента във Вселената може да има чудовищна бездна. Но не се паникьосвайте.

“Космосът е просто невероятно голям. Вероятността черна дупка да се сблъска с нещо друго е много малка”, каза Виджай Варма, постдокторант в Института Алберт Айнщайн и водещ автор на вакуумно проучване. прекратено, публикувано на 12 май в Physical Review Letters. . “На практика това е просто безплатна черна дупка, която няма да направи нищо.”

И според Варма има голям шанс това сливане, наречено GW200129, само наполовина да експлодира бебешката черна дупка от дома. „Не е ясно дали черната дупка непременно е била изхвърлена от своята галактика-домакин“, каза той. „Това, което можем да кажем с по-голяма увереност, е, че ако черната дупка се е образувала в тези купове звезди, наречени кълбовидни купове… най-вероятно е била изхвърлена от купа.

С други думи, заличената бездна би могла да заобиколи пълната изолация – но това почти сигурно е някакъв вид високоскоростно космическо пътуване.

Пътуване на изгубена празнота

Космосът е осеян с галактики като нашия Млечен път, а галактиките са осеяни със звезди като нашето слънце.

Когато една от тези звезди имплодира така, че цялата й материя се върти към единична точка, се образува черна дупка. И понякога има междугалактически региони, където звездите се струпват, увеличавайки вероятността от вечер на черна дупка. Тези смесващи се черни дупки понякога се улавят във валс по време на тази опасна среща и образуват така наречената двоична система за черни дупки, което просто означава, че две от тях са заключени в орбита. В крайна сметка тези орбити са склонни да се сблъскат и да принудят танцуващите бездънни ями да се слеят.

GW200129 усърдно следваше всички тези стъпки и благодарение на революционната лазерна интерферометърна гравитационна вълнова обсерватория или LIGO, изследователите наскоро уловиха рецептите за синтез под формата на гравитационни вълни.

Но Варма и неговият екип искаха да проследят пътуването на GW200129 отвъд дори колосалното сливане, което премина през тъканта на пространството и времето. В продължение на десетилетия, казва Варма, експертите спекулират, че такива разтърсващи космоса съюзи на черни дупки могат да създадат вид откат, наречен скоростен “ритник”.

Ето какво представлява.

Когато два обекта се сблъскат, законите на физиката казват, че техният импулс трябва да се запази. Полученият елемент трябва да запази скоростта или скоростта на сумата от първите две и да продължи да се движи с нетна сила. Като такива се смята, че черните дупки следват същото правило, като по този начин “избутват” получен от синтеза вакуум навън с определена скорост или скорост на ритник. Това е нещо като когато стреляте с пистолет във видеоигра, има откат, който прави по-трудно уцелването на цел, защото разбива героя ви. Това последващо движение се дължи на запазването на импулса.

Ако скоростта на изтласкване на черна дупка е това, което се нарича “скорост на бягство” на галактика, просто скоростта, необходима за излизане от тази галактика, добре, тя би напуснала тази галактика.

И чрез изчисляване на скоростния „ритник“ на GW200129, Варма и неговият екип видяха, че той наистина отговаря на изчезващата скорост на своя звезден куп. „Ако искате да бъдете по-конкретни“, отбеляза той, „определено няма да избяга. Шансът да избягате е 99,5 процента“.

„Идеята, че тези черни дупки могат да достигнат скорости на задействане от хиляди километри в секунда, е известна от около 2007 г.“, добави Варма. “Но това е първият път, когато можем да видим това от гравитационни вълни.”

Екипът казва, че GW200129 вероятно дори отговаря на критериите за скорост на бягство, за да се изхвърли от цялата галактика, в която живее. Въпреки това, “не можем да идентифицираме от коя галактика или куп галактики е дошъл”, каза Варма, така че този бит все още е неясен. Той дава на сливането около 85% шанс да избяга от царство, подобно на Млечния път, за контекст, но казва, че е по-малко вероятно то да е избягало от елиптична галактика, защото тези космически четвърти имат много висока скорост на изпускане.

„Всъщност опитахме това преди две години“, каза той. „Беше малко разочароващо да видя, че нито един от сигналите не показваше някаква измерима скорост на удара. Най-накрая беше много хубаво да се види това, а за нашето поле като цяло мина доста време.“

Преосмисляне на физиката на черните дупки

„Ако установим, че големи удари като този са много чести, бихме очаквали черните дупки да не бъдат запазени след първото сливане“, каза Варма. И това, казва той, би противоречило на една от водещите теории защо някои черни дупки са наистина тежки.

Компютърните симулации показват, че свръхновите не би трябвало да могат да създават черни дупки с маси, по-големи от около 45 до 60 пъти по-големи от нашето слънце. Но, обясни Варма, “LIGO и Virgo всъщност откриха такива черни дупки.”

“Откъде идват?” е продължителен въпрос за астрономите.

Един от предложените механизми е последващото сливане на черни дупки, тъй като като съединения на черните дупки, получената винаги е по-голяма. Представете си, че мехурчетата се комбинират в по-големи мехурчета. Може би има някакъв ефект на балон, който се случва с черните дупки.

мехурчета

Помислете как мехурчетата могат да се комбинират, за да образуват по-големи мехурчета. След това те могат да се комбинират, за да образуват още по-големи мехурчета. Учените смятат, че черните дупки също могат да направят това.

Getty Images

Но, както Варма обясни, ако слята черна дупка бъде изхвърлена от нейната галактика или дори нейния звезден куп, тя вероятно не би могла да се слее отново. Би било… малко загубено. „Може да се наложи да преосмислим нашите астрофизични модели“, каза той, ако много високите скорости на сливане на черни дупки са повсеместни.

Мошеннически свръхмасивни черни дупки?

Досега, когато става въпрос за скорости на ритане, говорихме за черни дупки, които не се считат за свръхмасивни. Свръхмасивните черни дупки са като двигателите, които управляват нашата вселена, закотвяйки всеки галактически квартал заедно. SgrA*, който закотвя нашата галактика например, е свръхмасивна празнота.

Това повдига стресиращ въпрос: може ли сливането на галактики, тоест сливането на свръхмасивни черни дупки, да доведе до увеличаване на скоростта?

черни дупки една до друга

До черната дупка M87*, изобразена през 2019 г., и SgrA*, изобразена тази година.

EHT сътрудничество

„В тази ситуация последната черна дупка може действително да бъде изхвърлена от цялата галактика или да бъде изместена от нейния център“, каза Варма. “Това може да доведе, например, до галактики без централни свръхмасивни черни дупки.” Все още обаче нямаме конкретни доказателства за подобен инцидент.

И ако все още има част от вас, която е заседнала за черна дупка, пресичаща космоса, поради вероятността тя да експлодира в Млечния път, изследователският екип на новото изследване предлага допълнително облекчение. “Често ми задават този въпрос,” каза Варма, “дали трябва да очакваме черни дупки в прогнозата за времето. Но имам предвид, че ние също успяхме да измерим посоката на скоростта.”

— И в този конкретен случай той всъщност се е отдалечил от нас.

Add Comment