Ursprunget till supermassiva svarta hål som finns i
vad man anser alla galaxers centrum är fortfarande ett av de största
mysterierna. De kan alltid ha varit massiva och bildades när universum
fortfarande var mycket ungt (eller i
samband med BigBang eller kanske BigBang var anledning till dessa svarta hål
som fanns någonstans i tid och rum och som var kärnan till senare galaxers bildning). Alternativt kan de ha vuxit med tiden
genom att dra till sig materia och sammanslagits med andra svarta hål. När ett
supermassivt svart hål är på väg att äta upp ett annat massivt svart hål kommer
detta att sända ut gravitationsvågor som krusningar i rumtiden. Krusningar som
fortplantar sig genom universum.
Gravitationsvågor har nyligen upptäckts från små svarta hål som är rester av stjärnor (inte att förväxla med stora centrala hål i galaxers centrala del). Att detektera signalerna från enskilda par av stora svarta hål är fortfarande omöjligt eftersom dagens detektorer inte är känsliga nog för de mycket låga gravitationsvågsfrekvenser som dessa avger. Planerade framtida detektorer, som den rymdbaserade ESA-ledda missionen LISA, kommer delvis råda bot på detta. Men att upptäcka de tyngsta paren av svarta hål kommer fortfarande inte att vara möjligt.
Ett internationellt team av astrofysiker under
ledning av tidigare studenter vid universitetet i Zürich har en ny idé och metod för att upptäcka par av de största svarta hålen som i galaxers
centrum genom att analysera gravitationsvågor som genereras av dubbelstjärnor som
finns i närheten av små svarta hål ( resterna av kollapsade stjärnor). Detta tillvägagångssätt,
som kommer att kräva en gravitationsvågsdetektor med deci-Hz, skulle göra det
möjligt att upptäcka de största supermassiva svarta hålen genom effekter som ges på dessa stjärnor.
"Vår idé fungerar i princip som att lyssna på
en radiokanal. Vi föreslår att man använder signalen från par av små svarta hål
på samma sätt som radiovågor bär signaler. De supermassiva svarta hålen är den
musik som är kodad i frekvensmoduleringen av den detekterade signalen, beskriver
Jakob Stegmann, huvudförfattare till studien och idén som påbörjade detta
arbete vid universitetet i Zürich som gäststudent och som sedan dess flyttat
till Max Planck-institutet för astrofysik som postdoktoral forskarassistent.
"Den nya aspekten av denna idé är att använda höga frekvenser som är lätta
att upptäcka för att kunna upptäcka lägre frekvenser som vi ännu inte har tillräckligt
känsliga instrument för.
Nya resultat från pulsar-tidsmatriser stöder redan
existensen av sammansmältande supermassiva binärer av svarta hål. Dessa bevis
är dock indirekta och kommer från den kollektiva signalen från många avlägsna
binärer som effektivt skapar ett bakgrundsbrus.
Den föreslagna metoden för att detektera enskilda
supermassiva svarta håls binärer utnyttjar de subtila förändringar de orsakar i
gravitationsvågor som sänds ut av ett par närliggande små svarta hål vilka har en vit
dvärg som följeslagare. Det lilla svarta hålets dubbelstjärna fungerar alltså
effektivt som en fyr som avslöjar existensen av de större svarta hålen. Genom
att detektera de små modulationerna i signaler från små svarta håls binärer
(vita dvärgstjärnor) kunde forskarna identifiera tidigare dolda supermassiva
svarta hål-binärer (två stora svarta hål som sveper om varandra) med massor från 10 miljoner till 100 miljoner gånger solens, även på stora
avstånd.
Lucio Mayer, som är medförfattare till studien och svarta
hål teoretiker vid universitetet i Zürich, tillägger: "Nu när vägen för
Laser Interferometer Space Antenna (LISA) är utstakad, efter att projektet
antogs av ESA i januari förra året, måste gemenskapen utvärdera den bästa
strategin för nästa generation av gravitationsvågsdetektorer, i synnerhet vilka
frekvensområden de ska rikta in sig på – studier som denna ger en stark
motivation att prioritera en design av en deci-Hz-detektor."
Bild https://www.news.uzh.ch/ När ett supermassivt
svart hål är på väg att sluka ett annat massivt svart hål kommer detta att
sända ut gravitationsvågor, som
krusningar i rumtiden som fortplantar sig genom universum. (Källa:
NASA:s Goddard Space Flight Center/Scott Noble; simuleringsdata, d'Ascoli et
al. 2018)
Inga kommentarer:
Skicka en kommentar