Forskere som studerer kjølvannet av en gigantisk sort hull-kollisjon kan ha bekreftet et gravitasjonsfenomen spådd av Albert Einstein for et århundre siden.
I følge ny forskning publisert i dag (åpnes i ny fane) (12. oktober) i tidsskriftet Nature, skjedde fenomenet – som er kjent som presesjon og ligner på den slingrende bevegelsen som noen ganger sees i en snurrevad – 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 hjelp av Laser Interferometer gravitasjonsbølgeobservatoriet (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.
I slekt: Hvordan dansende sorte hull kommer nær nok til å smelte sammen
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 teorien om generell relativitetsteori 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: Forskere oppdager første fusjon mellom sorte hull med eksentriske baner
“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 (åpnes i ny fane). “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 fusjonen mellom de to sorte hullene var både massiv og skjevmed 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 fort 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.”
Opprinnelig publisert på Live Science.
Følg oss på Twitter @Spacedotcom (åpnes i ny fane) eller på Facebook (åpnes i ny fane).