Największa w historii kolizja czarnych dziur. Co odkryto?

W 2023 wykryto dziwny sygnał. Teraz poznajemy prawdę

Zderzenie dwóch ogromnych czarnych zostało wykryte przez urządzenia badawcze LIGO w USA w listopadzie 2023 roku, jednak informacje na temat faktycznej natury zebranych wtedy sygnałów poznajemy dopiero dzisiaj. Detektory w Luizjanie i Waszyngtonie niemal dwa lata temu wykryły fale grawitacyjne, których źródłem była eksplozja dwóch czarnych dziur — jednej o wadze 140 Słońc i drugiej ważącej tyle, ile 100 gwiazd naszego układu.

Obiekty podczas zderzenia stworzyły kolejną czarną dziurę, której masa wynosi mniej więcej 225 mas Słońca. Sprawia to, że kolizja jest największym tego typu zdarzeniem znanym ludzkości. Poprzedni rekord należy do wydarzenia ogłoszonego w 2020 roku, podczas którego powstała czarna dziura o masie 140 mas Słońca. W przypadku najnowszego rekordzisty taką wagą miał jeden z obiektów, które uczestniczyły w kolizji.

Jak mówi portalowi Science News Mark Hannam z Uniwersytetu w Cardiff: “Nie uważa się za możliwe, aby czarne dziury o takiej masie powstawały przez standardowy mechanizm zapadania się gwiazdy po jej śmierci”. Skąd więc się biorą?

Polecamy: Piekielny minerał w lodowej skale. Niezwykłe odkrycie astronomów

Skąd się biorą czarne dziury?

Badacze powszechnie uważają, że w wyniku śmierci gwiazdy powstają jedynie czarne dziury o masie poniżej 60 mas Słońca. Te powyżej 130 mas Słońca najczęściej rodzą się w wyniku kolizji dwóch innych czarnych dziur. Pochodzenie obiektów o masie od 60 do 130 mas Słońca jest na ten moment tajemnicą.

Jak jednak łatwo zauważyć, jedna z biorących udział w zderzeniu czarnych dziur mieściła się właśnie w tym przedziale wagi. Na ten moment nie wiadomo dokładnie, skąd się wzięła i czy wszystkie obiekty o podobnej masie mają podobną genezę. Jedna z hipotez głosi, że dwie czarne dziury, które zderzyły się w rekordowej kolizji są częścią większej „rodziny” obiektów – potężnych czarnych dziur, które powstawały poprzez ciągłe zderzanie się ze sobą mniejszych w obszarze wszechświata o wyjątkowo dużej gęstości występowania tych fenomenów.

Zaobserwuj nasz kanał YouTube. Kliknij na LINK i zaznacz subskrybuj

Doszło do zderzenia dwóch czarnych dziur. Kręciły się z olbrzymią prędkością

To wyjaśnianie byłoby również odpowiedzią na wyjątkowo dużą prędkość obrotu czarnych dziur, które weszły ze sobą w kolizję. Każda czarna dziura ma maksymalną prędkość obrotu zależną od swojej masy. Jedna z uczestniczących w zderzeniu kręciła się z 90% tej wartości, a druga osiągnęła 80% maksimum. Tak duże prędkości obrotu są charakterystyczne dla obiektów, które powstały po zderzeniu się ze sobą dwóch innych czarnych dziur.

Inne wyjaśnienie dla powstawania fenomenów o masie 60-130 mas Słońca to możliwość formowania się takich obiektów w cieniu supermasywnych czarnych dziur (a więc takich o masie rzędu milionów, a nawet miliardów mas Słońca). Te większe kosmiczne osobliwości otacza gęsta chmura gazu. Mniejsza czarna dziura, która zbliżyła się do supermasywnej, może pochłonąć jego część i znacząco przybrać na masie.

Urządzenia badawcze złapały jedynie niewielki fragment kolizji – fale grawitacyjne obejmujące zaledwie 0,1 sekundy z samego ogona eksplozji. Wywnioskowane z sygnałów dane rodzą jednak więcej pytań niż odpowiedzi jeśli chodzi o pochodzenie czarnych dziur. Co ciekawe stworzony przez kolizję obiekt o masie 225 mas Słońca może nawet nie być największą tego typu czarną dziurą – urządzenia LIGO zarejestrowały również eksplozję, która mogła zrodzić fenomen o masie nawet 300 mas Słońca. To odkrycie nie jest jednak jeszcze oficjalnie potwierdzone.