Gdy dwie czarne dziury wirują wokół siebie i ostatecznie zderzają się, wysyłają fale grawitacyjne – falowanie w przestrzeni i czasie, które można wykryć za pomocą niezwykle czułych instrumentów na Ziemi. Ponieważ czarne dziury i fuzje czarnych dziur są całkowicie ciemne, wydarzenia te są niewidoczne dla teleskopów i innych instrumentów wykrywających światło, używanych przez astronomów. Jednakże teoretycy wymyślili, w jaki sposób fuzja czarnych dziur mogłaby wytworzyć sygnał świetlny, powodując promieniowanie pobliskiej materii.
Teraz naukowcy korzystający z Caltech’s Zwicky Transient Facility (ZTF) znajdującego się w Palomar Observatory niedaleko San Diego mogli dostrzec to, co może być właśnie takim scenariuszem. Jeśli zostanie on potwierdzony, będzie to pierwszy znany rozbłysk świetlny pochodzący od pary zderzających się czarnych dziur.
Fuzja została zidentyfikowana 21 maja 2019 roku przez dwa detektory fal grawitacyjnych – należące do National Science Foundation Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) oraz europejski detektor Virgo – w zdarzeniu nazwanym GW190521g. Detekcja ta pozwoliła naukowcom z ZTF na poszukiwanie sygnałów świetlnych z miejsca, w którym powstał sygnał fali grawitacyjnej. Te detektory fal grawitacyjnych również zauważyły fuzje pomiędzy gęstymi obiektami kosmicznymi zwanymi gwiazdami neutronowymi, a astronomowie zidentyfikowali emisje światła z tych zderzeń.
Wyniki ZTF zostały opisane w nowym badaniu opublikowanym w czasopiśmie Physical Review Letters. Autorzy stawiają hipotezę, że dwie partnerskie czarne dziury, z których każda jest kilkadziesiąt razy masywniejsza od Słońca, krążyły wokół trzeciej, supermasywnej czarnej dziury o masie miliony razy większej od Słońca, otoczonej dyskiem z gazu i innej materii. Kiedy te dwie mniejsze czarne dziury połączyły się, utworzyły nową, większą czarną dziurę, która doświadczyła odrzutu i wystrzeliła w przypadkowym kierunku. Według nowego badania, mogła ona przeorać dysk gazu, powodując jego świecenie.
„Ta detekcja jest niezwykle ekscytująca,” powiedział Daniel Stern, współautor nowego badania i astrofizyk w NASA’s Jet Propulsion Laboratory w Południowej Kalifornii, które jest oddziałem Caltech. „Wiele możemy się dowiedzieć o tych dwóch łączących się czarnych dziurach i środowisku, w którym się znajdowały, na podstawie sygnału, który jakby niechcący wytworzyły. Więc detekcja przez ZTF, w połączeniu z tym, czego możemy się dowiedzieć z fal grawitacyjnych, otwiera nową drogę do badania zarówno fuzji czarnych dziur, jak i dysków wokół supermasywnych czarnych dziur.”
Autorzy zauważają, że chociaż stwierdzają, że rozbłysk wykryty przez ZTF jest prawdopodobnie wynikiem fuzji czarnych dziur, nie mogą całkowicie wykluczyć innych możliwości.
Aby dowiedzieć się więcej, przeczytaj komunikat prasowy z Caltech.
.