„Dzwoniące” czarne dziury i fale grawitacyjne. Naukowcy testują Ogólną Teorię Względności
Międzynarodowy zespół naukowców pod przewodnictwem astrofizyków z Uniwersytetu w Birmingham, Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa oraz Instituto Superior Técnico w Lizbonie opublikował obszerny przegląd naukowy poświęcony tak zwanej „spektroskopii czarnych dziur”. Metoda ta pozwala testować ogólną teorię względności Einsteina w najbardziej ekstremalnych warunkach znanych we wszechświecie, wsłuchując się w charakterystyczne „dzwonienie” nowo powstałych czarnych dziur.
Gdy dwie czarne dziury zderzą się i połączą, powstały obiekt przechodzi przez tak zwaną fazę „ringdown”, podczas której emituje charakterystyczne drgania fal grawitacyjnych określane jako mody quasinormalne. Mierząc ich częstotliwości, naukowcy mogą wyznaczyć masę i prędkość obrotową nowo powstałej czarnej dziury, a także sprawdzić, czy zachowuje się ona zgodnie z przewidywaniami teorii Einsteina.
Od pierwszej detekcji fal grawitacyjnych w 2015 roku współpraca LIGO-Virgo-KAGRA zarejestrowała setki zderzeń czarnych dziur i zmierzyła dzwonienie dziesiątek z nich. Jak dotąd każdy zaobserwowany przypadek pozostaje zgodny z ogólną teorią względności, jednak obecne detektory mają swoje ograniczenia czułości.
Przyszłe obserwatoria mogą ujawnić nową fizykę
Autorzy przeglądu, obejmującego dorobek ponad siedemdziesięciu naukowców z instytucji na całym świecie, wskazują, że w danych z LIGO udało się już zaobserwować m.in. wiele nakładających się na siebie tonów dzwonienia, przypominających harmoniczne w instrumentach muzycznych, a także wzajemne oddziaływania poszczególnych modów drgań.
Naukowcy liczą, że kolejna generacja detektorów – w tym europejski Teleskop Einsteina, amerykański Cosmic Explorer oraz kosmiczna misja LISA – pozwoli rejestrować znacznie więcej zderzeń i rutynowo mierzyć wiele modów drgań jednocześnie. Mogłoby to otworzyć drogę do wykrycia zjawisk wykraczających poza Model Standardowy fizyki cząstek, takich jak alternatywne teorie grawitacji, ciemna materia czy efekty kwantowe w pobliżu horyzontu zdarzeń czarnej dziury.
Źródło: University of Birmingham
Czytaj też: Ceramika zmieni energetykę wodorową? Ten przełom odblokuje wydajne ogniwa paliwowe!
Grafika tytułowa: Donald Giannatti / Unsplash
