Nowe symulacje zderzeń energii we Wszechświecie pozwalają astrofizykom lepiej zrozumieć zasadę generowania fal grawitacyjnych, która jest prawdopodobnie najbardziej ekscytującą okazją do spojrzenia w przyszłość niebiańskiego świata i zrozumienia, co będzie dalej.
Połączenie czarnych dziur jest uważane za najbardziej epokowe wydarzenie, jakie wszechświat kiedykolwiek widział od Wielkiego Wybuchu, który nastąpił ponad 14 miliardów lat temu. To zdarzenie występuje, gdy dwie (lub więcej) czarne dziury zostają uwięzione przez swoje wzajemne pola grawitacyjne, po czym zderzają się i łączą w jedną całość. Teoretycznie energia wytwarzana podczas ich łączenia może generować bardzo specyficzny wyrzut fali grawitacyjnej, którego modelowanie jest głównym celem naukowców.
Zgodnie z teorią ogólnej teorii względności Einsteina, fale grawitacyjne powstają w wyniku przyspieszenia dwóch masywnych obiektów na otwartej przestrzeni, ale nauka nie może jeszcze bezpośrednio obserwować tego procesu. Pośrednio, aby zobaczyć ich wpływ, możesz tylko obserwować ruch białych karłów (na przykład na orbicie siebie). Z upływem czasu promień ich orbit zaczyna się zmniejszać, a energia jest tracona, po czym następuje emisja fal grawitacyjnych.
Chociaż dobrze wiemy, że ich właściwości są dobrze znane, fale grawitacyjne są bardzo trudne do wykrycia, ale dzięki nowym badaniom może to stać się możliwe i to właśnie zbieżność czarnych dziur jest kluczem do tego. „Przyspieszenie ładunku elektronu jest wytwarzane przez promieniowanie elektromagnetyczne, w tym widoczne dla nas fale świetlne” - powiedział Michael Kesden, naukowiec z University of Texas w komunikacie prasowym. „Podobnie dzieje się z przyspieszeniem masy, której fale grawitacyjne będą bardziej niż widoczne, jak światło w przypadku elektronów”.
Michael Kesden jest głównym autorem nowego badania dotyczącego procesu łączenia czarnych dziur opublikowanego w Physical Review Letters.
„Wykorzystanie fal grawitacyjnych jako narzędzia obserwacyjnego pozwala poznać prawie wszystko na temat cech czarnych dziur, które istnieją od miliardów lat, a nawet jak powstały”, dodał David Gerosa, naukowiec i współautor tego projektu. . „To niezwykle ważne dane, które w pełni zrozumieją proces ewolucji Wszechświata”.
Obecnie istnieje kilka podobnych projektów na etapie wdrażania. Należy zauważyć, że najbardziej znane obserwatoria wyposażone w laserowy interferometr skanujący fale grawitacyjne (LIGO) to tylko dwaj konkurenci zlokalizowani w Luizjanie i Waszyngtonie.
Korzystając z precyzyjnych laserów wielkości 4-kilometrowego tunelu, możesz prześledzić, jak fale grawitacyjne przechodzą przez naszą planetę. Obecnie LIGO jest aktywnie aktualizowany w celu zwiększenia jego czułości. Ponadto w Europie tworzone są analogi LIGO. Projekt nosił nazwę „VIRGO” i ma taką samą misję jak amerykańskie prototypy. „Zdecydowaliśmy, że pomożemy przewidzieć charakterystyki fal grawitacyjnych, które amerykańscy naukowcy spodziewają się otrzymać z pomocą LIGO” - powiedział Ulrich Sterhak, współautor projektu „GIRL”, absolwent Uniwersytetu w Cambridge. „Czekamy na wyniki naszych eksperymentów, aby porównać je z tymi, które zostaną uzyskane przy użyciu LIGO” - dodał.
Naukowcy specjalnie skierowali symulację na proces przyciągania dwóch czarnych dziur i tego, jak będą się obracać wokół siebie.
„Dzięki istniejącym technologiom możemy stworzyć komputerowy model tego procesu i zobaczyć całą ewolucję czarnych dziur (które w czasie rzeczywistym zajęłyby miliardy lat) w ciągu zaledwie kilku sekund”, kontynuował Kesden. „Jednak nie jest to tylko przyspieszony przebieg wydarzeń, są rzeczy, których po prostu nie możemy rozpoznać w żaden inny sposób”.
Naukowcy mają nadzieję, że za pomocą danych z modeli komputerowych będą w stanie uzyskać nowe dane na temat fuzji czarnych dziur i zbadać nowe szczegóły dotyczące charakterystyk fal grawitacyjnych.
Bez wątpienia projekt ten można nazwać rewolucją w świecie astronomii, nauki, której głównym celem jest badanie najważniejszych i bez wątpienia najciekawszych zjawisk we Wszechświecie. Badanie fal grawitacyjnych pozwoli naukowcom odpowiedzieć na wiele pozornie wcześniej całkowicie niedostępnych pytań, które przybliżą nas przynajmniej do zrozumienia naszego Wszechświata.
