Ondas en el espacio-tiempo causadas por la colisión agujeros negros Ella nos enseñó mucho sobre estas cosas misteriosas.
estas ondas gravitacionales Información de codificación sobre los agujeros negros: sus masas, la forma de la espiral interna entre sí, sus espines y sus orientaciones.
A partir de esto, los científicos se aseguraron de que la mayoría de las colisiones Hemos visto entre agujeros negros en sistemas binarios. Los dos agujeros negros comenzaron como un dúo de estrellas masivas que se transformaron juntas en agujeros negros, luego salieron en espiral y se fusionaron.
Entre las 90 o más fusiones que se han descubierto hasta ahoraSin embargo, uno se destaca como muy extraño. Descubierto en mayo de 2019, GW19052 ha emitido ondas de espacio-tiempo como ningún otro.
«Su forma y estructura similar a una explosión son muy diferentes de las observaciones anteriores». dice la astrofísica Rossella Gamba de la Universidad de Jena en Alemania.
Ella agrega«GW190521 se analizó inicialmente como una fusión de dos agujeros negros masivos que giran rápidamente y se acercan entre sí a lo largo de órbitas casi circulares, pero sus características especiales nos llevaron a proponer otras posibles explicaciones».
En particular, el corto y agudo afiliado onda gravitacional Era difícil explicar la señal.
Las ondas gravitacionales son generadas por fusión real De dos agujeros negros, como ondas de una roca que cae en un estanque. Pero también están siendo generados por flujos binarios, la intensa interacción gravitacional envía ondas más débiles a medida que dos agujeros negros se acercan implacablemente.
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«La forma y la brevedad, menos de una décima de segundo, de la señal asociada con el evento nos lleva a plantear la hipótesis de una fusión instantánea de dos agujeros negros, que ocurrió en ausencia de una fase espiral». explica el astrónomo Alessandro Nagar del Instituto Nacional de Física Nuclear de Italia.
Hay más de una manera de hacer que un par de agujeros negros interactúen gravitacionalmente.
La primera es que los dos han estado juntos durante mucho tiempo, quizás incluso desde la formación de estrellas jóvenes a partir del mismo trozo de nube molecular en el espacio.
El otro es cuando dos objetos que se mueven por el espacio se cruzan lo suficientemente cerca como para que su propia gravedad los impida, en lo que se conoce como un encuentro dinámico.
Eso es lo que Gamba y sus colegas pensaron que podría haber sucedido con GW190521, por lo que diseñaron simulaciones para probar su hipótesis. Juntos, aplastaron pares de agujeros negros, modificando parámetros como la trayectoria, el giro y la masa, para intentar reproducir el extraño objeto. onda gravitacional La señal se detectó en 2019.
Sus hallazgos sugieren que los dos agujeros negros no comenzaron como un binario, sino que quedaron atrapados en la red gravitatoria del otro, rodando entre sí dos veces en un bucle salvaje y caprichoso antes de chocar para formar uno más grande. Agujero negro. Ninguno de los agujeros negros en este escenario estaba girando.
«Al desarrollar modelos precisos utilizando una combinación de métodos analíticos de última generación y simulaciones numéricas, hemos encontrado que la incorporación excéntrica en este caso explica la observación mejor que cualquier otra hipótesis propuesta anteriormente». dice el astrónomo Matteo Bresci de la Universidad de Jena.
«¡La probabilidad de error es 1:4300!»
El equipo dice que este escenario es más probable en una región del espacio densamente poblada, como un cúmulo estelar, donde tales interacciones gravitacionales son más probables.
Esto sigue la pista de descubrimientos previos sobre GW190521. Uno de los agujeros negros estaba en la fusión. medido por cerca de 85 veces bloqueador solar.
Según nuestros modelos actuales, los agujeros negros de más de 65 masas solares no pueden formarse a partir de una sola estrella; La única forma que conocemos Agujero negro De esta masa pueden formarse mediante fusiones entre dos cuerpos de menor masa.
El trabajo de Gamba y sus colegas encontró que las masas de los agujeros negros en la colisión eran de alrededor de 81 y 52 masas solares. Esto es ligeramente más bajo que las estimaciones anteriores, pero uno de los agujeros negros todavía está fuera del camino para formar un colapso del núcleo de una sola estrella.
Todavía no está claro si nuestros modelos deben modificarse, pero las consolidaciones jerárquicas, donde las estructuras más grandes se forman mediante la fusión continua de objetos más pequeños, son necesarias. Más probable en un entorno de clúster Con una gran cantidad de objetos densos.
Los encuentros dinámicos entre agujeros negros son muy raros, y onda gravitacional Los datos recopilados por LIGO y Virgo hasta ahora parecen respaldar esto. Sin embargo, raro no significa imposible, y el nuevo trabajo sugiere que GW190521 puede ser el primero que descubramos.
El primero de los cuales significa que puede haber más en los próximos años. los onda gravitacional Actualmente, los observatorios se están actualizando y manteniendo, pero volverán a estar en línea en marzo 2023 para una nueva ronda de observación. Esta vez, KAGRA en Japón se unirá a los detectores de LIGO en los Estados Unidos y al detector Virgo en Italia para un poder de observación aún mayor.
Más descubrimientos como GW190521 serían asombrosos.
Investigación publicada en astronomía natural.
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