Подобно тому, как анализ ДНК позволяет проследить происхождение человека, гравитационные волны открывают уникальную возможность изучить «родословную» черных дыр. Исследование, проведенное учеными из Университета Кардиффа, совместно с коллегами из других научных учреждений, основывается на анализе спина черных дыр, который, как оказалось, является ключом к их истории формирования.
Черные дыры, как утверждал физик-теоретик Джон Уилер, лишены каких-либо характеристик, кроме массы, заряда и углового момента, словно «не имеют волос». Однако, анализируя гравитационные волны, предсказанные Альбертом Эйнштейном около 110 лет назад в рамках общей теории относительности, можно узнать гораздо больше. Ученые использовали данные о 69 событиях слияния черных дыр, обнаруженных обсерваториями LIGO и Virgo, чтобы исследовать взаимосвязь между спином и массой этих загадочных объектов.
Спин черной дыры, то есть скорость ее вращения, оказался очень информативным показателем. Он несет в себе отпечаток условий, в которых эта черная дыра сформировалась. Например, быстро вращающиеся черные дыры часто образуются в плотных звездных скоплениях, где происходит множество слияний меньших черных дыр.
Одним из ключевых выводов исследования стало обнаружение определенного порога массы, при котором спин черной дыры меняется. Этот факт свидетельствует о том, что сверхмассивные черные дыры, чья масса превосходит массу Солнца в миллионы и миллиарды раз, вероятно, растут за счет последовательных слияний более мелких черных дыр, чья масса от 10 до 100 солнечных масс.
Работа команды, возглавляемой Фабио Антонини из школы физики и астрономии Университета Кардиффа, позволила прийти к выводу, что черные дыры накапливают массу не линейно, а в результате ряда взаимодействий, изменяющих их характеристики. Изучение таких процессов важно для понимания механизмов эволюции галактик, в центрах которых и находятся сверхмассивные черные дыры.
Изобель Ромеро-Шоу, исследователь из Кембриджского университета, и Томас Каллистер, из университета Чикаго, внесли существенный вклад в данную работу. Обсерватория LIGO и Virgo, чьи данные использовались в исследовании, обнаружили гравитационные волны от столкновения черных дыр впервые в 2015 году. Эти наблюдения стали отправной точкой для многих исследований в области астрофизики.
Результаты исследования, опубликованные 7 января в журнале Physical Review Letters, являются важным шагом к созданию более точных компьютерных моделей формирования черных дыр. Эти модели позволят ученым глубже понять процессы их слияния и эволюции.
В дальнейшем, результаты работы будут использованы для интерпретации данных, которые будут получены в ходе работы будущих гравитационных обсерваторий, таких как Einstein Telescope (наземная обсерватория) и LISA (космическая обсерватория). Эти обсерватории будут способны детектировать гравитационные волны с большей чувствительностью и в более широком диапазоне частот, что позволит получить еще более подробную картину «родословной» черных дыр.
Изучение гравитационных волн даёт уникальную возможность заглянуть в самые отдаленные уголки Вселенной и исследовать процессы, происходившие на протяжении миллиардов лет. С каждым новым открытием мы приближаемся к пониманию тайн космоса и его фундаментальных законов.
Метод, используемый исследователями, основан на изучении особенностей гравитационного сигнала, который несет информацию о параметрах и взаимодействиях черных дыр. Анализируя этот сигнал, можно узнать не только массу и спин черных дыр, но и историю их формирования.
Таким образом, гравитационные волны открывают совершенно новую главу в изучении черных дыр, предоставляя нам возможность заглянуть в их прошлое и понять, как они растут и эволюционируют. Этот «космический тест ДНК» позволит нам разгадать многие загадки Вселенной, в том числе связанные с образованием самых массивных объектов в космосе.
Изображение носит иллюстративный характер
Черные дыры, как утверждал физик-теоретик Джон Уилер, лишены каких-либо характеристик, кроме массы, заряда и углового момента, словно «не имеют волос». Однако, анализируя гравитационные волны, предсказанные Альбертом Эйнштейном около 110 лет назад в рамках общей теории относительности, можно узнать гораздо больше. Ученые использовали данные о 69 событиях слияния черных дыр, обнаруженных обсерваториями LIGO и Virgo, чтобы исследовать взаимосвязь между спином и массой этих загадочных объектов.
Спин черной дыры, то есть скорость ее вращения, оказался очень информативным показателем. Он несет в себе отпечаток условий, в которых эта черная дыра сформировалась. Например, быстро вращающиеся черные дыры часто образуются в плотных звездных скоплениях, где происходит множество слияний меньших черных дыр.
Одним из ключевых выводов исследования стало обнаружение определенного порога массы, при котором спин черной дыры меняется. Этот факт свидетельствует о том, что сверхмассивные черные дыры, чья масса превосходит массу Солнца в миллионы и миллиарды раз, вероятно, растут за счет последовательных слияний более мелких черных дыр, чья масса от 10 до 100 солнечных масс.
Работа команды, возглавляемой Фабио Антонини из школы физики и астрономии Университета Кардиффа, позволила прийти к выводу, что черные дыры накапливают массу не линейно, а в результате ряда взаимодействий, изменяющих их характеристики. Изучение таких процессов важно для понимания механизмов эволюции галактик, в центрах которых и находятся сверхмассивные черные дыры.
Изобель Ромеро-Шоу, исследователь из Кембриджского университета, и Томас Каллистер, из университета Чикаго, внесли существенный вклад в данную работу. Обсерватория LIGO и Virgo, чьи данные использовались в исследовании, обнаружили гравитационные волны от столкновения черных дыр впервые в 2015 году. Эти наблюдения стали отправной точкой для многих исследований в области астрофизики.
Результаты исследования, опубликованные 7 января в журнале Physical Review Letters, являются важным шагом к созданию более точных компьютерных моделей формирования черных дыр. Эти модели позволят ученым глубже понять процессы их слияния и эволюции.
В дальнейшем, результаты работы будут использованы для интерпретации данных, которые будут получены в ходе работы будущих гравитационных обсерваторий, таких как Einstein Telescope (наземная обсерватория) и LISA (космическая обсерватория). Эти обсерватории будут способны детектировать гравитационные волны с большей чувствительностью и в более широком диапазоне частот, что позволит получить еще более подробную картину «родословной» черных дыр.
Изучение гравитационных волн даёт уникальную возможность заглянуть в самые отдаленные уголки Вселенной и исследовать процессы, происходившие на протяжении миллиардов лет. С каждым новым открытием мы приближаемся к пониманию тайн космоса и его фундаментальных законов.
Метод, используемый исследователями, основан на изучении особенностей гравитационного сигнала, который несет информацию о параметрах и взаимодействиях черных дыр. Анализируя этот сигнал, можно узнать не только массу и спин черных дыр, но и историю их формирования.
Таким образом, гравитационные волны открывают совершенно новую главу в изучении черных дыр, предоставляя нам возможность заглянуть в их прошлое и понять, как они растут и эволюционируют. Этот «космический тест ДНК» позволит нам разгадать многие загадки Вселенной, в том числе связанные с образованием самых массивных объектов в космосе.
