თუ ზარს ჩაქუჩს დაარტყამთ, მისი ხმა ამ მომენტიდან გარკვეული დროის განმავლობაში კიდევ გაგრძელდება, რადგან ვიბრირებადი ლითონი რეზონანსის წარმოქმნას აგრძელებს. როგორც ჩანს, მსგავსი რამ ხდება მაშინაც, როცა ერთ შავ ხვრელს მეორე ეჯახება, მაგრამ ხმის ტალღების ნაცვლად, ახლად წარმოქმნილი შავი ხვრელი სივრცეში გრავიტაციულ ტალღებს გზავნის.
გრავიტაციული ტალღები აკორდების მსგავსია. აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორიის მიხედვით, ამ ტალღებში ჩაშიფრული უნდა იყოს ინფორმაცია შავი ხვრელის მასისა და ბრუნვის შესახებ.
ახლახან, ფარდობითობის სრულიად ახალ ტესტში, ასტრონომთა ჯგუფმა ასტრონომებმა გაარკვიეს, როგორ გამოყონ ინდივიდუალური ნოტები ამ აკორდებიდან, ანუ სიხშირეები გრავიტაციულ ტალღებში. შედეგად, პირველად ისტორიაში, დააფიქსირეს ორი მათგანი, რისი მოხერხებაც ამჟამინდელი ტექნოლოგიებით შეუძლებლად მიიჩნეოდა.
ზოგადი ფარდობითობის მიხედვით, მათ დაადგინეს შავი ხვრელის მასა და ბრუნვის მაჩვენებელი.
მათ ასევე შეძლეს დაესკვნათ, რომ ეს გახლდათ შავი ხვრელის ის ერთადერთი მახასიათებლები, რომელთა დაფიქსირებაც შეიძლებოდა; ეს კი მხარს უჭერდა სიმელოტის თეორემას, რომლის მიხედვითაც, ისევე როგორც ზოგადი ფარდობითობა ბრძანებს, შავ ხვრელთა დახასიათება შეიძლება მხოლოდ მასითა და ბრუნვით (ყველა სხვა მახასიათებელი წარმოადგენს „თმას“).
მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის ფიზიკოს მაქსიმილიანო ისის განცხადებით, ყველა მათგანი ისედაც ფიქრობდა ზოგადი ფარდობითობის მართებულობის შესახებ, მაგრამ ეს გახლავთ პირველი შემთხვევა, როცა ის ამ გზითაც დამტკიცდა.
შეჯახება, რომელსაც ისინი სწავლობდნენ, 2015 წლის სექტემბერში დააფიქსირეს და GW 150914 უწოდეს. მეცნიერებმა გრავიტაციული ტალღები ხმის ტალღებად აქციეს და შემდეგი სიგნალი მიიღეს:
მას შემდეგ, რაც ორი შავი ხვრელი ერთმანეთს შეეჯახება, ძალიან მცირე ხნის განმავლობაში, ახლად წარმოქმნილი შავი ხვრელი ირხევა და წარმოქმნის სუსტ გრავიტაციულ ტალღებს. ამას მეცნიერები რინგდაუნს უწოდებენ და მეცნიერებს სჯეროდათ, რომ ის იმდენად სუსტი უნდა ყოფილიყო, რომ მისი დაფიქსირება და შესწავლა შეუძლებელი იქნებოდა მას შემდეგ, რაც შეჯახების მომენტში გრავიტაციული ტალღები პიკს მიაღწევდნენ.
უფრო ადრე, კალიფორნიის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის ასტროფიზიკოსმა მეთიუ ჯისლერმა სიმულაციების შედეგად განსაზღვრა, რომ გრავიტაციული ტალღების პიკიდან სულ მალე, დგება რინგდაუნის პერიოდი, რომელიც მოიცავს ხანმოკლე, მაღალი ტონების კაკაფონიას. შეჯახების „ხმების“ ამ კონტექტსში ანალიზისას, მკვლევართა ჯგუფმა გამოყო ახლად დაბადებული შავი ხვრელის „რეკვის“ ხელწერა.
ისიმ და მისმა ჯგუფმა ეს კვლევა შეჯახება GW 150914-ს მოარგო, ფოკუსირდა უშუალოდ ხმების პიკის შემდგომ მომენტზე. შედეგად, მათ გამოყვეს რეკვის ხელწერა, თანაც იმდენად ზუსტად, რომ გაარჩიეს ორი სხვადასხვა ტონიც, რომლებიც ახლად დაბადებული შავი ხვრელის ორ სხვადასხვა ვიბრაციულ სიხშირეს შეესაბამებოდა.
კორნელის უნივერსიტეტის ასტროფიზიკოსის, სოლ ტეკოლსკის განცხადებით, შედეგები მოულოდნელია, რადგან ტრადიციული შეხედულების მიხედვით, ახლად წარმოქმნილ შავ ხვრელში ობერტონები მთლიანად უნდა გამქრალიყო, მაგრამ ამის ნაცვლად, ობერტონების დაფიქსირება შესაძლებელია იქამდე, ვიდრე ძირითადი ტონები გამოჩნდება.
აინშტაინი პროგნოზირებდა, რომ შავ ხვრელთა შეჯახების რინგდაუნში ამ ტონების გაქრობის მაჩვენებელი ახლად წარმოქმნილი შავი ხვრელის მასისა და ბრუნვის პირდაპირი პროდუქტი უნდა ყოფილიყო. ჯგუფმა გაზომა ორი ტონის გაქრობის დონე, რამაც მათ შავი ხვრელის მახასიათებელთა გარკვევის საშუალება მისცა.
ამ გზით გამოთვლილი მასა და ბრუნვის მაჩვენებელი დაემთხვა ამ ორი მახასიათებლის წინა შედეგებს, რაც იმის მაჩვენებელია, რომ შავი ხვრელის რინგდაუნის ობერტონების დაფიქსირება ამჟამინდელი ტექნოლოგიებითაც შესაძლებელია.
თუმცა, მკვლევრები იმედოვნებენ, რომ მომავალში უკეთესი დეტექტორები გვექნება, რომლებიც შავ ხვრელთა შესახებ კიდევ უფრო ბევრ რამეს გვამცნობენ.
კვლევა ჟურნალ Physical Review Letters-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია caltech.edu-სა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
