O echipă internațională de cercetători, care a inclus nu mai puțin de 1.178 de oameni de știință, a detectat semnalul provenit de la două găuri negre nou-născute, fiecare formată în urma coliziunii violente dintre două găuri negre mai vechi. Una dintre aceste fuziuni a fost complet neașteptată, și este prima de acest tip observată vreodată, potrivit studiului publicat în revista Astrophysical Journal Letters, anunță Space.com.
Urmărește cele mai noi producții video TechRider.ro
- articolul continuă mai jos -
Descoperirea a fost posibilă datorită undelor gravitaționale, vibrații ale spațiu-timpului provocate de evenimente cosmice extreme. Aceste unde au fost detectate de observatoarele LIGO (SUA), Virgo (Italia) și KAGRA (Japonia), care formează cea mai puternică rețea globală de detectare a undelor gravitaționale.
Două evenimente rare, la milioane și miliarde de ani-lumină
Primul semnal, denumit GW241011, a fost înregistrat pe 11 octombrie 2024 și a provenit din coliziunea unei găuri negre, cu o masă echivalentă cu 17 mase solare, cu o alta de șapte mase solare, aflată la circa 700 de milioane de ani-lumină de Pământ. Analiza undei gravitaționale a arătat că una dintre găurile negre rezultate se rotește cu o viteză extrem de mare, una dintre cele mai rapide observate vreodată.
La mai puțin de o lună distanță, pe 11 noiembrie 2024, instrumentele LIGO-Virgo-KAGRA au înregistrat un nou semnal, botezat GW241110. Acesta a provenit de la o altă coliziune între două găuri negre, de 16 și 8 mase solare, aflată la 2,4 miliarde de ani-lumină depărtare. De această dată, cercetătorii au descoperit ceva unic. Maie xact, una dintre găurile negre se rotea în direcția opusă orbitei sale în jurul celeilalte, o premieră absolută în istoria observării undelor gravitaționale.
„Fiecare fuziune pe care o detectăm este o fereastră către legile fundamentale ale universului. Aceste binare au fost prezise teoretic, dar acum avem prima dovadă directă că ele există”, a explicat Carl-Johan Haster, profesor de astrofizică la Universitatea din Nevada.
Găuri negre de a doua generație
Ambele evenimente sugerează existența așa-numitelor găuri negre de a doua generație, obiecte cosmice formate nu din prăbușirea stelelor, ci din fuziunea altor găuri negre. În ambele cazuri, diferențele mari de masă dintre găurile negre implicate și rotația neobișnuită a uneia dintre ele indică o istorie complexă de coliziuni succesive, un proces cunoscut sub numele de fuziune ierarhică.
Acest fenomen are loc, cel mai probabil, în regiuni dens populate, cum ar fi roiurile stelare, unde găurile negre se întâlnesc frecvent și se contopesc, pentru a forma altele tot mai mari.
„Evenimentele GW241011 și GW241110 sunt printre cele mai remarcabile detectate vreodată. Ele oferă indicii convingătoare că aceste găuri negre s-au născut din fuziuni anterioare”, a spus Stephen Fairhurst, purtător de cuvânt al colaborării LIGO și profesor la Universitatea din Cardiff.
Laboratoare naturale pentru teoria relativității
Aceste fuziuni le oferă cercetătorilor o șansă unică de a testa limitele teoriei relativității generale a lui Albert Einstein. Rotația rapidă a găurilor negre deformează spațiu-timpul, și lasă o „semnătură” distinctă în undele gravitaționale.
Evenimentul GW241011 s-a dovedit a fi în deplin acord cu soluția lui Roy Kerr, care descrie găurile negre rotative prevăzute de teoria lui Einstein. În plus, oamenii de știință au detectat în acest semnal și un tip special de vibrație asemănător armonicilor din sunetul unui instrument muzical, o confirmare rară, observată până acum de doar trei ori.
Posibile indicii despre particule necunoscute
Cercetătorii cred că aceste date ar putea aduce și dovezi indirecte despre existența bosonilor ultraușori, particule ipotetice care ar putea exista dincolo de Modelul Standard al fizicii.
Dacă acești bosoni ar exista, ei ar trebui să extragă treptat energia de rotație din găurile negre. Însă faptul că gaura neagră GW241011 se rotește încă extrem de rapid, la milioane sau chiar miliarde de ani după formare, pare să excludă o gamă întreagă de mase posibile pentru aceste particule.
„Aceste observații ne arată cât de importantă este colaborarea globală și perfecționarea instrumentelor noastre. LIGO și Virgo ne ajută să înțelegem nu doar cum se formează găurile negre binare, ci și legile fundamentale care guvernează universul”, a declarat Francesco Pannarale, profesor la Universitatea Sapienza din Roma.
