Od dekad astronomowie próbują zrozumieć, jak powstają i ewoluują czarne dziury. Znamy dwie główne klasy tych ekstremalnych obiektów: czarne dziury o masie gwiazdowej oraz supermasywne czarne dziury znajdujące się w centrach galaktyk. Pomiędzy nimi teoretycznie powinna istnieć jeszcze jedna, trzecia kategoria — czarne dziury o masie pośredniej. Ich istnienie pozostaje jednak jedną z największych zagadek współczesnej astrofizyki. Najnowsze analizy danych z detektorów fal grawitacyjnych mogą wreszcie dostarczyć brakującego ogniwa w tej kosmicznej układance.
Wspieraj Puls Kosmosu na Patronite.pl
Czarne dziury o masie gwiazdowej powstają w wyniku zapadania się masywnych gwiazd pod koniec ich życia i ważą zwykle od 5 do 50 mas Słońca. Z kolei supermasywne czarne dziury mogą osiągać masy od milionów do nawet miliardów mas Słońca. Od lat naukowcy poszukują tzw. czarnych dziur o masie pośredniej (intermediate-mass black holes, IMBH), których masa powinna mieścić się w zakresie od około 100 do kilkuset tysięcy mas Słońca. To one mogłyby wyjaśnić, w jaki sposób supermasywne czarne dziury rosły we wczesnym Wszechświecie.
Zespół międzynarodowych badaczy, kierowany przez naukowców z Lunar Labs Initiative Uniwersytetu Vanderbilt, przeanalizował ponownie dane z detektorów LIGO i Virgo. Naukowcy zidentyfikowali kilka fal grawitacyjnych pochodzących ze zderzeń obiektów o masach od 100 do 300 mas Słońca. Tak masywne czarne dziury nigdy wcześniej nie były obserwowane w ramach tego typu zjawisk. Zdaniem zespołu są to najpoważniejsze jak dotąd dowody na istnienie czarnych dziur o masie pośredniej.
Według autorów badania możliwe, że detektory LIGO i Virgo zarejestrowały już wcześniej narodziny czarnych dziur o masie pośredniej, lecz nie zdawano sobie z tego sprawy. Ich analiza wskazuje, że mamy do czynienia z nową populacją czarnych dziur, która może stanowić prawdziwą „skamielinę” wczesnego Wszechświata, rejestrując procesy zachodzące zaledwie kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu. Według wielu astronomów może to być przełom w badaniach nad ewolucją kosmicznych struktur.
Obecne obserwatoria fal grawitacyjnych, takie jak LIGO i Virgo, potrafią wykrywać jedynie ostatnie chwile przed zderzeniem czarnych dziur. Nowa misja ESA i NASA — LISA (Laser Interferometer Space Antenna) — której start zaplanowano na koniec lat 30. XXI wieku (a która może zostać skasowana przez administrację Donalda Trumpa!), będzie działać w przestrzeni kosmicznej i umożliwi śledzenie takich zjawisk przez wiele lat przed zderzeniem. Dzięki temu naukowcy będą mogli lepiej zrozumieć pochodzenie, ewolucję i właściwości czarnych dziur o masie pośredniej.
Ale to nie wszystko. Badacze coraz poważniej rozważają wykorzystanie powierzchni Księżyca jako platformy do przyszłych obserwatoriów fal grawitacyjnych. NASA analizuje możliwość zainstalowania takich instrumentów w ramach programu Artemis (który także może zostać całkowicie skasowany przez administrację USA), kontynuując idee zapoczątkowane już podczas misji Apollo 17, kiedy na Księżycu umieszczono pierwszy grawimetr. Połączenie badań czarnych dziur i eksploracji Księżyca może w przyszłości zaowocować kolejnymi rewolucyjnymi odkryciami.
Autorzy opracowania wskazują, że czarne dziury o masach pośrednich mogą okazać się kluczowym źródłem dla rozwijającej się globalnej sieci detektorów fal grawitacyjnych. Z każdym nowym odkryciem naukowcy zbliżają się do odpowiedzi na pytania: skąd pochodzą te obiekty, jak powstają i jak wpływają na kształtowanie się mniejszych i większych struktur we Wszechświecie.