ΒΑΡΥΤΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ ΑΠΟ ΥΠΕΡΜΑΖΙΚΕΣ ΜΑΥΡΕΣ ΤΡΥΠΕΣ

Οι αστρονόμοι δεν θα χρειαστεί να περιμένουν πολύ για να εντοπίσουν μια από τις πιο συγκλονιστικές συναντήσεις στον κόσμο. Νέα έρευνα που δημοσιεύτηκε στο Nature Astronomy υποδηλώνει ότι τα βαρυτικά κύματα που δημιουργούνται από τη συγχώνευση δύο υπερμεγέθων μαύρων τρυπών θα μπορούσαν να ανιχνευθούν εντός 10 ετών.

«Τα βαρυτικά κύματα που εκπέμπονται μετά τη συγχώνευση υπερμεγέθων δυαδικών μαύρων οπών είναι τα πιο ισχυρά στο Σύμπαν», λέει η Chiara Mingarelli του Κέντρου Υπολογιστικής Αστροφυσικής στο Ινστιτούτο Flatiron στη Νέα Υόρκη, η οποία ηγείται της μελέτης. «Επισκιάζουν εντελώς τις συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών που εντόπισε το LIGO».

Ο εντοπισμός και η μελέτη μιας συγχώνευσης μεταξύ υπερμεγέθων μαύρων οπών θα μπορούσε να μας προσφέρει θεμελιώδεις ενδείξεις για την εξέλιξη των τεράστιων γαλαξιών και των μαύρων τρυπών. Η έλλειψη οποιουδήποτε είδους ανίχνευσης εντός 10 ετών, ωστόσο, μπορεί να απαιτήσει μια αναθεώρηση των θεωριών μας για το πώς και εάν συμβαίνουν αυτές οι τιτάνιες συναντήσεις. Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες βρίσκονται στην καρδιά μεγάλων γαλαξιών, συμπεριλαμβανομένου του Γαλαξία, και μπορεί να έχουν μάζα εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου. Όταν δύο γαλαξίες συγχωνεύονται, οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες τους μεταναστεύουν στο κέντρο του νέου συγχωνευμένου γαλαξία. . Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στη συνέχεια πλησιάζουν η μία την άλλη και συγχωνεύονται. Αυτό το κολοσσιαίο γεγονός παράγει έντονα βαρυτικά κύματα.

Παρά την έντασή τους, τα βαρυτικά κύματα αυτού του τύπου βρίσκονται έξω από τα μήκη κύματος που παρατηρούνται σήμερα από πειράματα όπως το LIGO και το Virgo. Το κυνήγι για βαρυτικά κύματα που προέρχονται από τη συγχώνευση υπερμεγέθων μαύρων τρυπών θα περιλαμβάνει αντίθετα πάλσαρ, ταχέως περιστρεφόμενα αντικείμενα που εκπέμπουν εξαιρετικά κανονικούς ραδιοπαλμούς. Καθώς περνούν τα βαρυτικά κύματα, ο ρυθμός των πάλσαρ αλλάζει ελαφρώς. Αυτές οι αλλαγές παρακολουθούνται από έργα ανίχνευσης πάλσαρ που τις παρατηρούν εδώ από τη Γη.

Τρία έργα βρίσκονται σε εξέλιξη αυτήν τη στιγμή: η Συστοιχία Χρονισμού Parkes Pulsar στην Αυστραλία, το Βορειοαμερικανικό Παρατηρητήριο Νανοχερτζ για τα Βαρυτικά Κύματα και η Ευρωπαϊκή Συστοιχία Χρονισμού Παλμών. Μαζί το τρίο σχηματίζει τη Διεθνή Συστοιχία Χρονισμού Pulsar. Η ομάδα εκτίμησε πόσο σύντομα αυτά τα έργα θα μπορέσουν να ανιχνεύσουν τη συγχώνευση υπερμεγέθων μαύρων οπών παρατηρώντας πάλσαρ. Οι ερευνητές κατέγραψαν κοντινούς γαλαξίες που θα μπορούσαν να φιλοξενήσουν ζεύγη υπερμεγέθων μαύρων τρυπών, συνδυάζοντας αργότερα αυτά τα δεδομένα με έναν χάρτη πάλσαρ.

«Αν λάβετε υπόψη τις θέσεις των πάλσαρ στον ουρανό, έχετε 100 τοις εκατό πιθανότητα να ανιχνεύσετε κάτι μέσα σε 10 χρόνια», είπε ο Μινγκαρέλι. Η ομάδα ερεύνησε επίσης τη φύση των γαλαξιών που θα μπορούσαν να φιλοξενήσουν αυτό το ακραίο γεγονός. Οι μεγαλύτεροι γαλαξίες συνεπάγονται μεγαλύτερες μαύρες τρύπες και επομένως ισχυρότερα βαρυτικά κύματα. Αλλά και μεγαλύτερες μαύρες τρύπες συγχωνεύονται πιο γρήγορα, μειώνοντας το χρονικό παράθυρο κατά το οποίο μπορούσαν να ανιχνευθούν βαρυτικά κύματα. Μια συγχώνευση μαύρων οπών σε έναν τεράστιο γαλαξία όπως ο M87 θα μπορούσε να περιλαμβάνει ανιχνεύσιμα βαρυτικά κύματα για 4 εκατομμύρια χρόνια, ενώ ένας πιο μέτριος γαλαξίας όπως ο γαλαξίας Sombrero θα μπορούσε να εγγυηθεί ένα παράθυρο 160 εκατομμυρίων ετών.

Η επιτυχής ανίχνευση θα μπορούσε να δώσει στους αστροφυσικούς μια καλύτερη κατανόηση των φαινομένων που λαμβάνουν χώρα στην καρδιά των γαλαξιακών συντήξεων και να παράσχει μια νέα οδό για τη μελέτη της θεμελιώδους φυσικής, μη προσβάσιμη με άλλους τρόπους. Ο αριθμός των δυαδικών υπερμεγέθων μαύρων οπών που εντοπίστηκαν θα μπορούσε επίσης να μας δώσει μια εκτίμηση της συχνότητας των γαλαξιακών συγχωνεύσεων και επομένως της εξέλιξης του Σύμπαντος με την πάροδο του χρόνου.