Förklarat: Två svarta hål slogs samman för miljarder år sedan, men det förbryllar forskare nu

LIGO och Jungfrun upptäcker signaler från gravitationsvågor som släpps ut i sammanslagningen. Ett av de två överordnade svarta hålen var av en ovanlig mellanmassa, vilket utmanar traditionell vetenskaplig kunskap. Vad är allmänt uppfattat och vad förklarar denna ovanliga storlek?

Konstnärens koncept som illustrerar ett hierarkiskt schema för att slå samman svarta hål. (Kredit: LIGO/Caltech/MIT/R Hurt [IPAC])

För miljarder år sedan skickade en kollision mellan två svarta hål gravitationsvågor som krusade genom universum. Under 2019 var signaler från dessa vågor upptäckt vid gravitationsvågsobservatoriet LIGO (USA) och detektorn Virgo (Italien).

Det som har upphetsat forskare är dock massan av ett av de svarta hålen, vilket trotsar traditionell kunskap om hur svarta hål bildas.

Upptäckten och analysen beskrivs i två forskningsartiklar. En i Fysiska granskningsbrev , beskriver upptäckten och föreslår möjliga sätt på vilka den ovanliga sammanslagningen kan ha skett. Det andra papperet, i The Astrophysical Journal Letters , diskuterar signalens fysiska egenskaper.

Vad exakt upptäcktes?

Det var en signal från en gravitationsvåg, ett relativt nytt upptäcktsområde. Gravitationsvågor är osynliga krusningar som bildas när en stjärna exploderar i en supernova; när två stora stjärnor kretsar runt varandra; och när två svarta hål smälter samman. När de färdas med ljusets hastighet, klämmer och sträcker gravitationsvågor allt i deras väg.

Gravitationsvågor föreslogs av Albert Einstein i hans allmänna relativitetsteori för över ett sekel sedan. Det var dock först 2015 som den första gravitationsvågen faktiskt upptäcktes - av LIGO. Sedan dess har det skett ett antal efterföljande upptäckter av gravitationsvågor.

jenna board nettovärde

Signalen som upptäcktes vid LIGO och Jungfrun, som beskrivs av LIGO Collaboration, liknade ungefär fyra korta vickningar och varade mindre än en tiondels sekund.

Var kom det ifrån?

Efterföljande analys antydde att GW190521 troligen hade genererats av en sammanslagning av två svarta hål. Signalen representerade sannolikt ögonblicket då de två slogs samman. Det beräknades ha kommit från ungefär 17 miljarder ljusår bort, och från en tid då universum var ungefär halva dess ålder.

Men dessa fynd ledde till ytterligare frågor. Ett av de två sammanslagna svarta hålen hamnar i ett mellanliggande massintervall - en missanpassning som inte kan förklaras av traditionell kunskap om hur svarta hål bildas.

Howard Stern nettovärde 2017

Varför är det ovanligt?

Alla svarta hål som hittills observerats tillhör någon av två kategorier. En kategori sträcker sig mellan några få solmassor (en solmassa är vår sols massa) och tiotals solmassor. Dessa tros bildas när massiva stjärnor dör.

Den andra kategorin är supermassiva svarta hål. Dessa sträcker sig från hundratusentals till miljarder gånger så mycket som vår sol.

Enligt traditionell kunskap gör inte stjärnor som kan föda svarta hål mellan 65 och 120 solmassor – stjärnor i detta område blåser isär sig själva när de dör, utan att kollapsa till ett svart hål.

Men i sammanslagningen som ledde till GW190521-signalen, bestod det större svarta hålet av 85 solmassor — väl inom detta oväntade intervall, känt som parets instabilitetsmassgap. Det är det första svarta hålet med mellanmassa som någonsin observerats. (Faktum är att det mindre svarta hålet också är på gränsen, med 66 solmassor.)

De två slogs samman för att skapa ett nytt svart hål med cirka 142 solmassor. Energi motsvarande åtta solmassor frigjordes i form av gravitationsvågor, vilket ledde till den starkaste vågen någonsin som upptäckts av forskare hittills.

justin timberlakes nettovärde

Hur kunde det svarta hålet med ovanlig massa ha bildats?

Forskarna föreslår att det svarta hålet med 85 solmassor inte var produkten av en kollapsande stjärna, utan var i sig resultatet av en tidigare sammanslagning. Format av en kollision mellan två svarta hål, är det troligt att det nya svarta hålet sedan smälte samman med det svarta hålet med 66 solmassor – vilket ledde till gravitationsvågor och signalen som tas emot av LIGO och Jungfrun.

Dela Med Dina Vänner: