Pochodzenie podwójnych czarnych dziur może być ukryte w ich wirowaniu, wynika z badań: ScienceAlert

w Ostatnie badania Opublikowany w Listy z astronomii i astrofizykizespół naukowców z Massachusetts Institute of Technology (MIT) wykorzystał różne modele komputerowe do zbadania 69 potwierdzonych plików binarnych czarne dziury aby pomóc określić ich pochodzenie i odkryli, że ich wyniki danych zmieniły się w zależności od konfiguracji modelu.

Zasadniczo dane wejściowe stale zmieniały wyniki, a badacze chcą lepiej zrozumieć, jak i dlaczego tak się dzieje oraz jakie kroki można podjąć, aby uzyskać bardziej spójne wyniki.

„Kiedy zmienisz model i uczynisz go bardziej elastycznym lub przyjmiesz inne założenia, otrzymasz inną odpowiedź na temat powstawania czarnych dziur we wszechświecie” – mówi Silvia Pescovino, absolwentka MIT pracująca nad Laboratorium LIGOi współautor badania, powiedział w A stwierdzenie.

„Pokazujemy, że ludzie muszą być ostrożni, ponieważ nasze dane nie są jeszcze w punkcie, w którym możemy wierzyć w to, co mówi nam model”.

Lubi Gwiazdy binarnei Binarne czarne dziury Dwa masywne obiekty krążące wokół siebie, z których każdy może zderzać się – lub łączyć – ze sobą, a inną wspólną cechą jest to, że czarne dziury czasami powstają w wyniku zapadania się umierających masywnych gwiazd, znanych również jako supernowe.

Jednak sposób, w jaki powstały układy podwójne czarnych dziur, pozostaje tajemnicą, ponieważ obecnie istnieją dwie hipotezy dotyczące ich powstawania: „ewolucja pola binarnego” i „montaż dynamiczny”.

Polewa ewolucja układów podwójnych polega na tym, że para gwiazd podwójnych eksploduje, pozostawiając na swoim miejscu dwie czarne dziury, które nadal krążą wokół siebie tak jak poprzednio.

Ponieważ początkowo krążyły one wokół siebie jako gwiazdy podwójne, uważa się, że ich obrót i nachylenie również muszą być wyrównane.

Naukowcy wysuwają również hipotezę, że wyrównane spiny wskazują, że pochodzi on z dysku galaktycznego, biorąc pod uwagę jego stosunkowo spokojne środowisko.

Dynamiczna agregacja polega na tym, że dwie pojedyncze czarne dziury, każda z własnym unikalnym nachyleniem i obrotem, są ostatecznie łączone przez ekstremalne procesy astrofizyczne, aby utworzyć własny układ podwójny. Czarna dziura system.

Obecnie zakłada się, że takie parowanie najprawdopodobniej wystąpi w gęstym środowisku, takim jak gromada kulista, gdzie tysiące gwiazd znajdujących się blisko siebie może spychać dwie czarne dziury.

Prawdziwe pytanie brzmi: jaka część podwójnych czarnych dziur wyłania się z każdej metody indywidualnie? Astronomowie uważają, że odpowiedź leży w danych, a konkretnie w pomiarach rotacji czarnej dziury.

Korzystając z 69 potwierdzonych czarnych dziur, astronomowie ustalili, że te masywne obiekty mogą pochodzić zarówno z gromad kulistych, jak i dysków galaktycznych.

Laboratorium LIGO w Stanach Zjednoczonych współpracowało ze swoim włoskim odpowiednikiem, Pannaaby ustalić cykle (okresy rotacji) 69 potwierdzonych czarnych dziur.

„Ale chcieliśmy wiedzieć, czy mamy wystarczająco dużo danych, aby dokonać takiego rozróżnienia?” — powiedział Pescovino. „I okazuje się, że sprawy są chaotyczne i niepewne, i jest to trudniejsze niż się wydaje”.

Na potrzeby badania naukowcy nieustannie modyfikowali serię modeli komputerowych, aby sprawdzić, czy ich wyniki są zgodne z przewidywaniami każdego modelu.

Jeden taki model jest skonfigurowany tak, aby zakładać, że tylko ułamek podwójnych czarnych dziur został wyprodukowany z wyrównanymi spinami, a pozostała część zawiera losowe spiny. Inny model jest skonfigurowany do przewidywania średniej zmiany kierunku wirowania.

Ostatecznie ich odkrycia wykazały, że wyniki stale się zmieniają zgodnie ze zmodyfikowanymi modelami.

Zasadniczo wyniki były stale zmieniane w oparciu o modyfikacje modelu, co oznacza, że ​​dane z ponad 69 potwierdzonych układów podwójnych czarnych dziur prawdopodobnie byłyby potrzebne do uzyskania bardziej spójnych wyników.

„Nasz artykuł pokazuje, że twój wynik zależy całkowicie od tego, jak modelujesz swoją astrofizykę, a nie od samych danych” – powiedział Pescovino.

„Potrzebujemy więcej danych, niż myśleliśmy, jeśli mamy wysunąć twierdzenie niezależne od przyjętych założeń astrofizycznych” – powiedział Salvatore Vitale, profesor fizyki i członek Kavli Institute for Astrophysics and Space Research. w Massachusetts Institute of Technology, główny autor badania.

Ale ile danych będą potrzebować astronomowie? Vitale szacuje, że sieć LIGO będzie w stanie wykryć nową podwójną czarną dziurę co kilka dni, gdy sieć wróci do pracy na początku 2023 roku.

„Pomiary spinu, które mamy teraz, są bardzo niepewne” – powiedział Vitale.

„Ale gdy zbudujemy ich więcej, możemy uzyskać lepsze informacje. Wtedy możemy powiedzieć, bez względu na specyfikę mojego modelu, dane zawsze opowiadają mi tę samą historię – historię, w którą możemy wtedy uwierzyć”.

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany przez wszechświat dzisiaj. Przeczytać Oryginalny artykuł.