დაფიქსირებულია ძლიერ განსხვავებული მასების მქონე ორი შავი ხვრელის შეჯახება — პირველად ისტორიაში
დაფიქსირებულია ძლიერ განსხვავებული მასების მქონე ორი შავი ხვრელის შეჯახება — პირველად ისტორიაში

ერთი წლის წინ, 2019 წლის 12 აპრილს, საერთაშორისო თანამშრომლობა LIGO-Virgo-მ დააფიქსირა გრავიტაციული ტალღები, რომლებიც სივრცე-დროში ჩვენგან 2,4 მილიარდი სინათლის წლის მანძილზე მდებარე ორი შავი ხვრელის ეპიკური შეჯახების შედეგად გავრცელდა. მოვლენას GW 190412 უწოდეს. თითქოს ამაში გასაოცარი არაფერი უნდა ყოფილიყო.

თუმცა, როგორც ასტრონომები ახლა იუწყებიან, GW 190412 შეჯახება რაღაც ისეთი იყო, რაც აქამდე არასოდეს გვინახავს. ირკვევა, რომ 20-40 მზის მასის მქონე თანაბარმასიანი ორი შავი ხვრელის ნაცვლად, იქ ერთმანეთს ძალიან არათანაბარი მასის წყვილი შეეჯახა.

ამ ჭავლური გრავიტაციული ტალღების ანალიზის შედეგად, ასტრონომებმა აღმოაჩინეს, რომ ერთ-ერთი შავი ხვრელის მასა 29,7 მზის მასა უნდა ყოფილიყო, მეორის კი თითქმის სამჯერ ნაკლები — სულ რაღაც 8,4 მზის მასა.

ეს კი გახლავთ ყველაზე დაბალმასიანი შავი ხვრელის ორმაგი (ბინარული) სისტემა ამ დრომდე აღმოჩენილთა შორის, რაც ძლიერ ამაღელვებელია, რადგან ნიშნავს იმას, რომ მათმა შერწყმამ წარმოქმნა იმაზე გრძელი სიგნალი, ვიდრე სხვა ნებისმიერ შავ ხვრელთა შერწყმა წარმოქმნიდა; შესაბამისად, მოგვაწოდა კვლევისათვის ფასდაუდებელი მონაცემები.

„თავის მხრივ, არც ერთი ამ შავი ხვრელის კონკრეტული მასა გასაკვირი არ არის. ჩვენთვის ცნობილია ამ მასის შავი ხვრელები. ახალი და გასაკვირია ამ მასების პროპორცია“, — განმარტავს ილინოისის ჩრდილო-დასავლეთის უნივერსიტეტის ასტრონომი და LIGO-ს წევრი კრისტოფერ ბერი.

მისივე თქმით, ეს დაკვირვება საშუალებას გვაძლევს გრავიტაციული ტალღების სიგნალებით პროგნოზები გავაკეთოთ სრულიად ახალი გზით; ამავე დროს, წარმოადგენს უმნიშვნელოვანეს ნაბიჯს ბინარული შავი ხვრელების ფორმირების კვლევაში.

ასტრონომებმა ეს აღმოჩენა ამერიკის ფიზიკოსთა საზოგადოების აპრილის ონლაინშეხვედრაზე წარმოადგინეს.

იმის გამო, რომ აქამდე დაფიქსირებული გრავიტაციულ ტალღები წარმოქმნილი იყო დაახლოებით თანაბარი მასის შავ ხვრელთა წყვილების მიერ, ეს აისახება სიგნალშიც. გამომდინარე იქიდან, რომ შავი ხვრელების მასა თანაბარია, თითოეულ ორბიტაზე ისინი ერთსა და იმავე შეფარდებით პოზიციაში ბრუნდებიან.

შედეგად კი წარმოიქმნება გრავიტაციული ტალღების სიხშირე, რომელიც დაახლოებით ორჯერ მეტია ბინარული სისტემის ორბიტულ სიხშირეზე, ანუ, რამდენი ხანი სჭირდებათ შავ ხვრელებს ერთმანეთის გარშემო შემოსავლელად. თუმცა, როდესაც სისტემას მასის მნიშვნელოვანი დისბალანსი აქვს, ორბიტა არათანაბარია. ეს კი წარმოქმნის უფრო სუსტ გრავიტაციულ ტალღის სიხშირეს.

სწორედ ეს შენიშნეს GW 190412-ში, რომელმაც წარმოქმნა ორი სხვადასხვა სიხშირე; წარმოიდგინეთ გიტარის ორი სიმის თანაბრად ვიბრირებისას წარმოქმნილი სიხშირეები.

გასაოცარია, მაგრამ ეს სიხშირეები ერთმანეთისგან ხუთი ნოტით იყო დაშორებული, რასაც სრულყოფილ მეხუთეს უწოდებენ.

გარდა იმისა, რომ ნამდვილად გასაოცარია, ამ სიხშირეებმა მკვლევართა ჯგუფს ზოგადი ფარდობითობის შემოწმების საშუალებაც მისცა. გრავიტაციული ტალღის სიგნალი მათ საწყის და ბოლო ნაწილებად დაყვეს, შემდეგ კი, სიგნალის თითოეული ნახევრის სხვა ნაწილის გამოსაანგარიშებლად გამოიყენეს ზოგად ფარდობითობაზე დაფუძნებული განტოლებები.

ნახევრები კალკულაციებს დაემთხვა და შემოგვთავაზა ამ დრომდე ერთ-ერთი ყველაზე მტკიცე შედეგები.

შერწყმის შედეგად წარმოქმნილ უჩვეულო სიგნალზე დაყრდნობით, ჯგუფმა რამდენიმე სხვა გაზომვის ჩატარებაც შეძლო. მათ განსაზღვრეს, რომ რაც უფრო დიდი იყო შავ ხვრელთა ბრუნვა, გაზომვა უფრო რთული ხდებოდა, რასაც მათ წინა ორი შერწყმის შემთხვევაში მიაღწიეს.

GW 190412-ში ეს ბრუნვა საკმაოდ სწრაფი იყო, რაც იმის გასაღები აღმოჩნდა, საერთოდ როგორ შეიძლებოდა გაჩენილიყო ასეთი უჩვეულო ბინარული წყვილი. შავ ხვრელთა წყვილების წარმოქმნის შესახებ არსებობს რამდენიმე ასტროფიზიკური მოდელი, მაგრამ უმეტესი მათგანის მიხედვით, წყვილში შემავალ ობიექტთა მასა მეტნაკლებად თანაბარია.

ყველაზე აშკარა შემთხვევაა ბინარული ვარსკვლავური სისტემა, რომელშიც თითოეული ვარსკვლავი შავ ხვრელად კოლაფსირდება. თუმცა, მიჩნეულია, რომ ასეთ შემთხვევაში შეუძლებელია მასის დიდი დისბალანსის მქონე ბინარული შავი ხვრელების წარმოქმნა, რაც GW 190412-ის შემთხვევაშიც გამოირიცხა.

შესაძლებელია, რომ შავი ხვრელები ცალ-ცალკე წარმოიქმნენ, შემდეგ კი როგორღაც ერთად მოხვდნენ და ერთმანეთი ორბიტაზე ჩაიჭირეს. თუმცა, ამ წყვილის უფრო დიდი შავი ხვრელის სწრაფი ბრუნვა მიუთითებს, რომ მანამდე, ანუ მეწყვილესთან შეჯახებამდე, ის სხვა შავ ხვრელსაც შეეჯახა.

თუკი სისტემაში სამი ან ოთხი შავი ხვრელია, შესაძლებელია, რომ უფრო მოზრდილმა დანარჩენები გადაყლაპოს. იმ შემთხვევაში, თუ ისინი ჩვეულებრივ სივრცეში დაცურავენ, შერწყმის შედეგად წარმოქმნილი დარტყმა სისტემას დაარღვევს, თუმცა არის ერთი სცენარი, რომელშიც ეს პროცესი იმუშავებს — გალაქტიკის ცენტრში მოთავსებული აქტიური სუპერმასიური შავი ხვრელის გარშემო არსებულ დისკოში.

იქ არსებულმა ექსტრემალურმა გრავიტაციულმა გარემომ ვარსკვლავური მასის შავ ხვრელებს შეიძლება საშუალება მისცეს, რომ ერთმანეთს მიყოლებით შეეჯახონ ისე, რომ დარტყმების შედეგად სისტემა არ დაირღვეს.

ამ ეტაპზე გადაჭრით რაიმეს თქმა რთულია, მაგრამ LIGO-Virgo-ს თანამშრომლობა გრავიტაციულ ტალღებს რამდენიმე დღეში ერთხელ აფიქსირებს და შესაბამისად, პასუხის მისაღებად დიდხანს ლოდინი შეიძლება არც მოგვიწიოს.

კვლევა ხელმისაწვდომია LIGO-ს ვებგვერდზე.

მომზადებულია ScienceAlert-ის მიხედვით.

დატოვე კომენტარი