Спојување на две црни дупки има три фази: инспирација, спојување и ringdown фази. Карактеристично гравитациони бранови се емитуваат во секоја фаза. Последната фаза на ѕвонење е многу кратка и шифрира информации за својствата на финалето Црна дупка. Повторна анализа на податоци од бинарни Црна дупка настанот за спојување GW190521 обезбеди, за прв пат, доказ за потписни последователни потреси од спојувањето во форма на две одделни слаби фреквенции на ѕвонење произведени од добиениот сингл Црна дупка како што се смируваше до стабилна симетрична форма. Ова е прво откривање на повеќекратни фреквенции на гравитациони бранови во фазата на ѕвонење. Исто како ѕвончето да „ѕвони“ некое време откако ќе се заглави, добиениот сингл се искриви Црна дупка формирани по спојувањето „прстени“ некое време испуштајќи слабо гравитациони бранови пред да се постигне симетрична стабилна форма. И, само начинот на кој обликот на ѕвончето ги одредува специфичните фреквенции со кои бие ѕвончето, слично, според теоремата без влакна, масата и вртењето на Црна дупка одредување на фреквенции на ѕвонење. Оттука, овој развој го отвора патот за употреба на фреквенции на ѕвонење за проучување на својствата на конечниот Црна дупка.
Црни дупки се масивни објекти со исклучително силни гравитациони полиња. Кога две орбитира црни дупки спирала еден околу друг и на крајот се спојуваат, ткаенината на простор-Времињата околу нив се нарушени што создава бранувања на гравитациони бранови зрачи нанадвор. Од септември 2015 година, кога астрономијата со гравитациони бранови започна со првото откривање на LIGO на гравитациони бранови генериран со спојување на две црни дупки 1.3 милијарди светлосни години од нас, спојување црни дупки сега рутински се откриваат речиси еднаш неделно.
Спојувањето на црни дупки има три фази. Кога двајцата црни дупки се широко разделени, тие полека орбита едни со други кои емитуваат слаби гравитациски бранови. Бинарната постепено се движи кон помала и помала орбити бидејќи енергијата на системот се губи во форма на гравитациони бранови. Ова е инспиративна фаза на соединување. Следниот е фаза на спојување кога двајцата црни дупки доволно блиску за да се спојат за да формираат сингл Црна дупка со искривена форма. Во оваа фаза се емитуваат најсилните гравитациски бранови (GW), кои сега рутински се детектираат и снимаат од опсерваториите со гравитациони бранови.
По фазата на спојување следи многу кратка фаза наречена ringdown фаза при што добиениот единствен искривен Црна дупка брзо постигнува постабилна сферична или сфероидна форма. Гравитациски бранови емитирани во фазата на ringdown се амортизирани и многу побледи од GW кои се ослободуваат во фазата на спојување. Исто како што ѕвончето „ѕвони“ извесно време откако ќе остане заглавено, како резултат на сингл Црна дупка „ѕвони“ некое време што емитира многу послабо гравитациони бранови пред да се постигне симетрична стабилна форма.
Слабите повеќекратни фреквенции на ѕвонење на гравитациони бранови ослободен за време на ringdown фаза на спојување на две црни дупки досега беа неоткриени.
Истражувачки тим неодамна беше успешен во детектирање на повеќе фреквенции на гравитациони бранови во фазата на заокружување на бинарните Црна дупка настан за спојување GW190521. Тие бараа поединечни избледени тонови во фреквенциите на ѕвонење без да земат предвид каква било поврзаност со фреквенциите и времињата на амортизација и беа успешни во идентификувањето на два режима што имплицираат добиените деформирани Црна дупка емитираат најмалку две фреквенции по спојувањето. Ова беше предвидено од општата релативност на Ајнштајн, па затоа резултатот ја потврдува теоријата. Понатаму, истражувачите ги споредија фреквенциите и времињата на придушување на двата режими на ѕвонење пронајдени во настанот на спојување за да ја тестираат „теоремата без влакна“ (тоа црни дупки целосно се карактеризираат со маса и вртење и не е потребна друга „влакна“ за да се опишат нејзините карактеристики) и не најде ништо надвор од општата релативност.
Ова е пресвртница бидејќи нашироко се сметаше дека набљудувањето на повеќе фреквенции на ѕвонење нема да биде возможно пред следната генерација детектори со гравитациски бранови да станат достапни во иднина.
***
Извори:
- Капано, ЦД и сор. 2023. Мултимоден квазинормален спектар од вознемирена црна дупка. Писма за физички преглед. Vol. 131, број 22. 1 декември 2023 година. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.221402
- Max-Planck-Institut fürGravitationsphysik (Институт Алберт-Ајнштајн), 2023 година. Вести – За кого ѕвони црната дупка. Достапно на https://www.aei.mpg.de/749477/for-whom-the-black-hole-rings?c=26160
***
