Forskere som studerer kjølvannet av en gigantisk sort hull-kollisjon kan ha bekreftet et gravitasjonsfenomen spådd av Albert Einstein et århundre siden.
Ifølge ny forskning publisert i dag (12. oktober) i tidsskriftet Natur (åpnes i ny fane)fenomenet – som er kjent som presesjon og ligner på den slingrende bevegelsen som noen ganger sees i en snurrevad – skjedde da to eldgamle svarte hull krasjet sammen og slått sammen til en. Etter hvert som de to massive gjenstandene virvlet nærmere hverandre, slapp de enorme krusninger gjennom stoffet i rom-tid kjent som gravitasjonsbølger, som strømmet utover over kosmos og fraktet energi og vinkelmomentum bort fra de sammenslående sorte hullene.
Forskere oppdaget først disse bølgene som strømmet ut fra de sorte hullene i 2020, ved å bruke Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) i USA og Virgo gravitasjonsbølgesensorer i Italia. Nå, etter år med studier av bølgemønstrene, har forskere bekreftet at et av de sorte hullene roterte vanvittig, i en grad som aldri er sett før.
Det spinnende sorte hullet vred seg og dreide seg 10 milliarder ganger raskere enn noe tidligere observert sort hull, noe som forvrengte rom og tid så mye at det fikk begge de sorte hullene til å slingre – eller presessere – i banene deres.
Forskere har observert presesjon i alt fra spindeltopper til døende stjernesystemer, men aldri i objekter så enorme som binære sorte hull-systemer, der de to kosmiske støvsugerne går i bane rundt et felles senter. Imidlertid Einsteins teori om generell relativt spådde for mer enn 100 år siden at presesjon skulle forekomme i objekter så store som binære sorte hull. Nå, sier studieforfatterne, har dette sjeldne fenomenet blitt observert i naturen for første gang.
I slekt: Er sorte hull ormehull?
“Vi har alltid trodd at binære sorte hull kan gjøre dette,” sa hovedstudieforfatter Mark Hannam, direktør for Gravity Exploration Institute ved Cardiff University i Storbritannia, i en uttalelse. “Vi har håpet å få øye på et eksempel helt siden de første gravitasjonsbølgedeteksjonene. Vi måtte vente i fem år og over 80 separate deteksjoner, men endelig har vi en!”
De svarte hullene det var snakk om var mange ganger mer massive enn solen, med den største av de to anslått til rundt 40 solmasser. Forskere fanget først vind av det binære paret i 2020, da LIGO og Jomfruen oppdaget en eksplosjon av gravitasjonsbølger utløst av den antatte kollisjonen mellom de to sorte hullene. Teamet kalte denne kollisjonen GW200129, for datoen for oppdagelsen (29. januar 2020).
Siden den gang har andre forskere gransket de første gravitasjonsbølgedataene, og avdekket stadig merkelige hemmeligheter om denne episke kollisjonen. (Selv om forskerne bare har gravitasjonsbølger å gå på og ingen direkte observasjoner, kan de ikke finne de sorte hullenes nøyaktige plassering).
For eksempel, i mai 2022, beregnet et team av forskere at sammenslåingen mellom de to sorte hullene var både massiv og skjev, ifølge Live Sciences søsterside Space.commed gravitasjonsbølger som sprengte ut av kollisjonen i én retning mens det nylig sammenslåtte sorte hullet sannsynligvis ble “sparket” ut av hjemmegalaksen med mer enn 3 millioner mph (4,8 millioner km/t) i motsatt retning.
Denne nye forskningen i Nature antyder at de to sorte hullene hadde et kaotisk forhold før deres voldelige sammenslåing. Da de to gigantiske gjenstandene trakk i hverandre i en stadig tettere bane, begynte de å vingle som berusede topper, og rykket flere ganger hvert sekund. I følge studieforfatterne er denne precessive effekten beregnet til å være 10 milliarder ganger raskere enn noen annen som noen gang er målt.
Disse funnene rettferdiggjør Einstein, som spådde at slike effekter var mulige i noen av universets største objekter. Men resultatene reiser også spørsmålet om vinglete sorte hull-sammenslåinger som denne er så sjeldne som en gang trodde.
“Det større sorte hullet i dette binære, som var omtrent 40 ganger mer massivt enn solen, snurret nesten så raskt som fysisk mulig,” sa studiemedforfatter Charlie Hoy, en forsker ved Cardiff University på tidspunktet for studien. og nå ved University of Portsmouth i Storbritannia “Våre nåværende modeller for hvordan binærfiler dannes tyder på at denne var ekstremt sjelden, kanskje en av tusen hendelser. Eller det kan være et tegn på at modellene våre må endres.”