Czarne dziury i Stephen Hawking
Genialny brytyjski fizyk teoretyczny Stephen Hawking jest najbardziej kojarzony z czarnymi dziurami, choć to nie on pierwszy wpadł na pomysł, że takie obiekty mogą istnieć we Wszechświecie. Rozważania o obszarach, z których nic (włącznie ze światłem) nie może się wydostać, sięgają jeszcze XVIII wieku, ale dopiero w poprzednim stuleciu zrozumiano, czym faktycznie są i znaleziono dowody na ich istnienie.
Większość powstaje w wyniku kolapsu grawitacyjnego masywnych gwiazd, gdy grawitacja staje się dominującą siłą i dosłownie "miażdży" gwiazdę powodując jej zapadanie się do "punktu" w czasoprzestrzeni. Wokół niego powstaje horyzont zdarzeń, a więc granica, po której przekroczeniu wszystko, włącznie ze światłem nie jest już się w stanie wydostać.
Grawitacja wciąż zaskakuje
W całym tym procesie kluczowa jest grawitacja - jedno z podstawowych oddziaływań Wszechświata, rozpoznane najwcześniej, a równocześnie wciąż najbardziej zagadkowe. Ma decydujące znaczenie w Kosmosie, jednak w mikroskali jest niebywale słaba. Dlatego przez dekady nie udawało się wykryć niezwykle subtelnych fal grawitacyjnych. Powiodło się dopiero 10 lat temu, co zostało uhonorowane Nagrodą Nobla. W einsteinowskiej teorii względności grawitację można postrzegać jako zaburzenie czasoprzestrzeni, natomiast fale grawitacyjne to jej odkształcenia rozchodzące się z prędkością światła. Powstają w wyniku kolizji bardzo masywnych obiektów, w tym czarnych dziur.
Niebywale czuła aparatura LIGO umożliwiła ich detekcję. Od tamtej pory ulepszone jeszcze detektory LIGO, Virgo i KAGRA wykryły ponad 300 fal grawitacyjnych. Udało się też przetestować pewne przewidywania Hawkinga. O odkryciu poinformowano na łamach prestiżowego "Physical Review Letters".
Potwierdzenie przypuszczeń teoretycznych
Pierwsza z potwierdzonych hipotez została sformułowana przez Hawkinga w 1971 roku. Dotyczyła ona zderzeń czarnych dziur i tego, że horyzont zdarzeń takiego nowego tworu nie może się skurczyć (jest większy niż suma horyzontów składowych). Potwierdzono również jeszcze starsze (bo z lat 60.) przewidywania matematyka Roya Kerra dotyczących zachowania się czasoprzestrzeni dookoła wirującej czarnej dziury. Udało się to dzięki analizie najnowszego sygnału fal grawitacyjnych nazwanego GW250114 oraz współpracy międzynarodowych ośrodków w USA, Włoszech i Japonii. Oceniono, że powstała w wyniku zderzenia czarna dziura ma masę równą 63 masom Słońca i obraca się z częstotliwością 100 obrotów na sekundę. To wszystko nie byłoby możliwe, gdyby nie wyjątkowa czystość sygnału.
- Ta bezprecedensowa przejrzystość pozwala nam badać ewolucję czarnych dziur z niezrównaną precyzją, pokazując wpływ najnowocześniejszych technologii na nasze zrozumienie podstawowych praw natury - stwierdził Amit Singh Ubhi, członek zespołu naukowego z Uniwersytetu w Birmingham.
Układ podwójny, a nawet potrójny
To nie jedyne zaskoczenie w ostatnim czasie dotyczące tych niezwykłych obiektów. Czarne dziury nie są statyczne, mogą się poruszać, a nawet zderzać lub tworzyć układy podwójne. Wówczas okrążają się wzajemnie i zbliżają do siebie, aż dochodzi do zderzenia. Zespół badaczy pod kierownictwem dr. Han Wenbiao znalazł dowody na to, że połączenie dwóch czarnych dziur nazwane GW190814 mogło nastąpić w polu grawitacyjnym trzeciej, być może supermasywnej czarnej dziury (o masie milionów, a nawet miliardów mas Słońca). Jak argumentuje zespół, było to możliwe do wykrycia, bo w takim potrójnym układzie zmienia się odrobinę częstotliwość fal grawitacyjnych.
Najprawdopodobniej w najbliższych latach, wraz z kolejnymi generacjami jeszcze precyzyjniejszych detektorów fal poznamy więcej faktów na temat złożonej natury najbardziej niezwykłych tworów we Wszechświecie.
Czytaj też:Tajemniczy obiekt w Układzie Słonecznym. Czy to statek obcych?
Źródła: Urania, Phys.org, New Scientist
