Kosmički ples okončan najvećim do sada zabeleženim sudarom crnih rupa

Svaka od ovih crnih rupa bila je preko 100 puta masivnija od našeg Sunca, a nakon dugog kružnog „plesa“, konačno su se sudarile i spojile u još masivniju crnu rupu, oko 10 milijardi svetlosnih godina udaljenu od Zemlje.

Ovaj događaj je najmasivnije spajanje crnih rupa ikada zabeleženo preko detektora gravitacionih talasa i primorao je fizičare da preispitaju modele o tome kako ovako ogromni objekti nastaju. Signal je registrovan kada je stigao do Zemlje, gde su izuzetno osetljivi detektori zabeležili podrhtavanje u prostor-vremenu hiljadama puta manje od širine jednog protona.

„Ovo su najnasilniji događaji koje možemo da posmatramo u univerzumu, ali kada ti signali stignu do Zemlje, oni su ujedno i najslabije pojave koje možemo da izmerimo. Do trenutka kada ovi talasi stignu do Zemlje, oni su već mikroskopski“, rekao je prof. Mark Hanam, direktor Instituta za istraživanje gravitacije pri Univerzitetu u Kardifu.

Dokaz o sudaru crnih rupa stigao je 23. novembra 2023., kada su dva američka detektora u Vašingtonu i Luizijani, u okviru Opservatorije za lasersku interferometriju gravitacionih talasa (LIGO), opazili talase.

Iznenadna deformacija prostor-vremena uzrokovala je da se detektori rastežu i skupljaju tokom jedne desetine sekunde, u trenutku koji je zabeležio završnu fazu, tokom koje se novonastala crna rupa „zvoni“ pre nego što se stabilizuje.

Analiza signala otkrila je da su crne rupe bile mase 103 i 137 puta veće od mase Sunca, i da su se okretale oko 400.000 puta brže od Zemlje, blizu teorijskog maksimuma za ovakve objekte.

„Ovo su najveće mase crnih rupa koje smo do sada sa sigurnošću izmerili pomoću gravitacionih talasa. I one su čudne, jer se nalaze u opsegu masa u kome, zbog raznih neobičnih fizičkih procesa, ne očekujemo da crne rupe uopšte nastaju“, kaže Hanam, član naučne saradnje LIGO.

Većina crnih rupa nastaje kada masivne zvezde ostanu bez goriva i uruše se same u sebe na kraju svog životnog ciklusa. Ovi izuzetno gusti objekti toliko iskrivljuju prostor-vreme da formiraju horizont događaja – granicu iz koje ni svetlost ne može pobeći.

Fizičari iz LIGO-a sumnjaju da su ove dve crne rupe koje su se sudarile same bile proizvod prethodnih spajanja. To bi objasnilo zašto su toliko masivne i zašto se tako brzo okreću – jer prilikom spajanja, crne rupe obično prenose momentum na novonastali objekat.

„Imali smo naznake ovoga i ranije, ali ovo je najekstremniji primer koji najverovatnije to pokazuje“, rekao je Hanam.

Naučnici su do sada otkrili oko 300 spajanja crnih rupa preko gravitacionih talasa. Do sada je najmasivnije poznato spajanje proizvelo crnu rupu mase oko 140 puta veće od Sunca. Ovo najnovije spajanje dovelo je do nastanka crne rupe mase do 265 puta veće od Sunca. Detalji će biti predstavljeni u ponedeljak na konferenciji u Glazgovu.

Pre izgradnje prvih detektora gravitacionih talasa 1990-ih, naučnici su mogli da posmatraju univerzum samo kroz elektromagnetno zračenje poput vidljive svetlosti, infracrvenih i radio talasa. Opservatorije gravitacionih talasa pružaju sasvim novi pogled na kosmos, omogućavajući istraživačima da vide događaje koji su im do sada bili skriveni.

„U nauci se često dešava da, kada posmatraš univerzum na nov način, otkriješ stvari koje nisi očekivao – i čitava slika se transformiše. Detektori koje planiramo u narednih 10 do 15 godina moći će da vide sva spajanja crnih rupa u univerzumu, i možda neke iznenađujuće stvari koje ni sami ne očekujemo“, zaključuje Hanam.