Οι φυσικοί έχουν δείξει τι συμβαίνει όταν δύο μαύρες τρύπες συγκρούονται

Οι συγχωνεύσεις μαύρων οπών είναι ένα από τα λίγα γεγονότα στο Σύμπαν που έχουν αρκετή ενέργεια

παράγουν ανιχνεύσιμα βαρυτικά κύματα.Οι φυσικοί στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins έχουν κατασκευάσει ένα μοντέλο βαρυτικών κυμάτων που, σαν κυματισμοί σε μια λίμνη, ακτινοβολούν από το σημείο σύγκρουσης μαύρων οπών, παραμορφώνοντας τον χωροχρόνο.

Προσομοίωση σύγκρουσης μαύρης τρύπας. Βίντεο: Πανεπιστήμιο John Hopkins

Τα βαρυτικά κύματα είναι εξαιρετικά μικρά.Συνήθως, οι φυσικοί έχουν μελετήσει τα κύματα που εκπέμπονται από τις συγχωνεύσεις μαύρων οπών απλοποιώντας τη γενική σχετικότητα: έχουν χρησιμοποιήσει εκδοχές των εξισώσεων που αγνοούν τα ασθενή και σχεδόν ανεπαίσθητα αλλά σημαντικά βαρυτικά αποτελέσματα της συγχώνευσης.

Σε μια νέα μελέτη, οι επιστήμονες παρουσίασαν ένα «κατά μέτωπο»σύγκρουση μαύρων οπών που κινούνται με την ταχύτητα του φωτός. Αν και μια τέτοια πρόσκρουση είναι εξαιρετικά απίθανη, οι προσομοιώσεις αυτής της κατάστασης δείχνουν κύματα αρκετά ισχυρά ώστε οι επιστήμονες να ανιχνεύουν μη γραμμικότητες ή βαρυτικά φαινόμενα που αγνοούνται στις «απλουστευτικές» προσομοιώσεις. 

Η γενική σχετικότητα είναι μη γραμμική, που σημαίνει ότι τα ίδια τα βαρυτικά κύματα θα παράγουν επίσης περισσότερα βαρυτικά κύματα.

Mark Ho-Yuk Cheung, φυσικός στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins, επικεφαλής ερευνητής

Οι ερευνητές μελέτησαν επίσης ένα άλλο, περισσότεροπιθανή κατάσταση: σταδιακή συγχώνευση δύο μαύρων οπών που περιφέρονται η μία γύρω από την άλλη. Σε αυτή την κατάσταση, οι επιστήμονες ανακάλυψαν επίσης σημάδια μη γραμμικής διάδοσης βαρυτικών κυμάτων.  

Καλλιτεχνική απεικόνιση της συγχώνευσης δύο μαύρωντρύπες. Η συμπεριφορά των βαρυτικών κυμάτων στο αρχικό στάδιο (όταν πλησιάζει) και μετά τη συγχώνευση μπορεί να περιγραφεί με γραμμικές εξισώσεις, αλλά η ίδια η διαδικασία συγχώνευσης αποκαλύπτει μη γραμμικά φαινόμενα. Εικόνα: Kip Thorne (κορυφή); Οι B. P. Abbott et al. (κάτω), American Physical Society

Τα ευρήματα δείχνουν ότι οι συγχωνεύσεις μαύρων οπών δεν μπορούν να μελετηθούν χρησιμοποιώντας απλοποιημένες γραμμικές εξισώσεις και ότι τα υπάρχοντα μοντέλα πρέπει να προσαρμοστούν.

Διαβάστε περισσότερα:

Το ζευγάρωμα της καμηλοπάρδαλης είναι ακόμα πιο περίεργο από ό,τι πιστεύαμε

Οι βιολόγοι καταλαβαίνουν γιατί οι γυμνοί μύες γεννούν «άπειρα»

Δεν πρόκειται για τη Γη: οι επιστήμονες εξήγησαν γιατί το ηλιακό σύστημα είναι το πιο σπάνιο