Od przełomu, który stanowił świt astronomii fal grawitacyjnych w 2015 roku, naukowcom udało się odkryć kilkanaście par czarnych dziur – tak zwanych układów podwójnych czarnych dziur – dzięki ich zderzeniom. Niemniej jednak, naukowcy wciąż zastanawiają się ile z tych czarnych dziur powstało z gwiazd i w jaki sposób znalazły się one tak blisko siebie w czasie jaki upłynął od Wielkiego Wybuchu.
Nowa idea opracowana przez jednego z astrofizyków z Uniwersytetu Vanderbilt może pozwolić nam ustalić liczbę dostępnych gwiazd w historii wszechświata, które mogą zderzyć się ze sobą w układach podwójnych złożonych z czarnych dziur.
Artykuł naukowy opublikowany dzisiaj w periodyku The Astrophysical Journal Letters, pozwoli kolejnym naukowcom interpretować populację gwiazd i testować teorie powstawania wszystkich zderzających się ze sobą czarnych dziur w historii wszechświata.
Jak dotąd badacze zastanawiali się nad powstawaniem i istnieniem par czarnych dziur we wszechświecie, ale pochodzenie ich przodków – gwiazd – wciąż pozostaje tajemnicą. W ramach naszych badań przeprowadziliśmy analizę zderzających się czarnych dziur, opierającą się na obserwacjach astrofizycznych obecnie dostępnych. W trakcie badań opracowaliśmy fundamentalne ograniczenie, które mówi nam jaka część gwiazd od początku wszechświata, skończy swoje życie jako czarna dziura zderzająca się z inną czarną dziurą.
mówi Karan Jani, główny autor i astrofizyk na Uniwersytecie Vanderbilt.
Potwierdzając ogólną teorię względności, która dokładnie mówi nam jak oddziałują ze sobą czarne dziury i jak się ze sobą zderzają, Jani oraz Abraham Loeb z Uniwersytetu Harvarda wykorzystali zarejestrowane przez LIGO zderzenia do stworzenia spisu zasobów przestrzennych i czasowych wszechświata w dowolnym momencie. Następnie, badacze opracowali ograniczenia uwzględniające każdy krok w procesie powstawania układów dwóch czarnych dziur: liczbę dostępnych gwiazd we wszechświecie, proces przejścia każdej z gwiazd w stadium czarnej dziury, oraz odkrycie zderzeń tych czarnych dziur setki milionów lat później dzięki falom grawitacyjnym wyemitowanym w tych zderzeniach.
Na podstawie obecnych obserwacji, uważamy, że 14 procent wszystkich masywnych gwiazd we wszechświecie zderzy się jako czarne dziury z innymi czarnymi dziurami. To niesamowita wydajność ze strony natury. Takie dodatkowe ograniczenia powinny pomóc badaczom śledzić historię czarnych dziur”
dodaje Jani.
Źródło: Uniwersytet Vanderbilt