Znanstveniki odkrivajo binarne supervelike črne luknje
Črne luknje, ene najskrivnostnejših struktur v vesolju, so že dolgo v središču zanimanja astrofizikov. Znanstveniki že vedo, da ima vsaka galaksija v svojem središču superveliko črno luknjo, ki s svojo ogromno maso in gravitacijsko silo vpliva na okolico. Vendar pa nekateri raziskovalci domnevajo, da imajo lahko nekatere galaksije v središču binarni sistem črnih lukenj – dve črni luknji, ki krožita ena okoli druge.
Ta pojav odpira nova vprašanja o tem, kako se galaksije združujejo in razvijajo, ter kako lahko gravitacijske sile vplivajo na okolico na tako velikanskih razsežnostih. Kljub napredku v tehnologiji in metodologiji je dokazovanje obstoja binarnih supermasivnih črnih lukenj izjemno zahtevno.
Črne luknje so območja v vesolju, kjer je gravitacija tako močna, da niti svetloba ne more uiti, navaja Space.com. Supervelike črne luknje so ogromne strukture z maso, ki presega milijonkratno maso Sonca. Nastanejo ob združitvi manjših črnih lukenj in akumulaciji snovi skozi milijarde let. Njihova vloga je ključna pri oblikovanju in razvoju galaksij.
Ob združitvi dveh galaksij lahko črne luknje iz središč obeh tvorijo binarni par. Čeprav ta sistem lahko obstaja več sto milijonov let, preden se črni luknji združita, so posledice njihovega obstoja pomembne za razumevanje gravitacije, galaktične evolucije in izvorov gravitacijskih valov.
Gravitacijski valovi: valovanje v prostoru-času
Združitev dveh črnih lukenj povzroči sproščanje gravitacijskih valov – valovanja prostora-časa, ki jih je prvi opisal Albert Einstein v svoji splošni teoriji relativnosti. Ti valovi potujejo s svetlobno hitrostjo in povzročajo subtilno raztezanje in krčenje prostora okoli njih.
Gravitacijski valovi, ki nastanejo zaradi binarnih črnih lukenj, so sicer izjemno šibki, zato jih je težko neposredno zaznati. Detektorji, kot so časovni nizi pulzarjev, omogočajo opazovanje kolektivnih signalov gravitacijskih valov iz več binarnih sistemov. Vendar trenutna tehnologija še ni dovolj napredna, da bi zaznala signal iz posameznega sistema.
Aktivna galaktična jedra: iskanje posrednih dokazov
Za odkrivanje binarnih črnih lukenj znanstveniki uporabljajo posredne metode, saj so črne luknje same po sebi nevidne. Ena od teh metod vključuje opazovanje aktivnih galaktičnih jeder – središč galaksij, ki oddajajo velike količine energije zaradi akrecije snovi na črno luknjo.
Akrecija poteka, ko gravitacija črne luknje privlači plin in prah iz okolice. Ta snov se segreva in pospešuje, ko se približuje obzorju dogodkov, kar povzroči intenzivno sevanje v optični, ultravijolični in rentgenski svetlobi. Nekatera aktivna galaktična jedra izstreljujejo tudi curke delcev, ki so videti kot svetli kozmični svetilniki.
Posebno pozornost so pritegnile galaksije z občasnimi variacijami v svetilnosti jedra, kar bi lahko nakazovalo prisotnost binarnih črnih lukenj. Ena takšnih galaksij je PG 1553+153, kjer so znanstveniki opazili ciklične spremembe svetilnosti vsakih 2,2 leta.
Uporaba zgodovinskih podatkov za dolgotrajno opazovanje
Ker so cikli binarnih črnih lukenj dolgotrajni, so za njihovo zaznavanje potrebni podatki, ki segajo več desetletij ali celo stoletij nazaj. Ekipa znanstvenikov je zato posegla po zgodovinskih astronomskih zapisih, vključno s fotografskimi ploščami iz 19. in 20. stoletja. Ti podatki so zdaj digitalizirani in omogočajo podrobnejšo analizo.
Pri analizi podatkov iz PG 1553+153 so raziskovalci opazili 20-letni vzorec svetlobnih variacij, kar podpira teorijo o binarnem sistemu. Modeli kažejo, da bi morale gravitacijske interakcije med črnima luknjama povzročiti tudi dolgoročne spremembe v strukturi plina okoli njiju. Izračuni so pokazali, da bi morale masi črnih lukenj biti v razmerju 2,5 : 1, njuna orbita pa skoraj krožna.
Ta članek je bil prvotno objavljen na The Conversation. Publikacija je prispevala članek za Space.com Expert Voices: Op-Ed & Insights . Marco Ajello je profesor fizike in astronomije na univerzi Clemson v Južni Karolini, Jonathan Zrake pa je tam docent za fiziko.
Portal24; Foto: Pixabay/fotografija je simbolna