Bild https://interestingengineering.com En konstnärs illustration som visar två
svarta hål som på väg att kollidera.
Gammastrålning är den kraftfullaste formen av strålning som förekommer i samband med radioaktivitet. Gammastrålning ingår i kosmisk strålning.
I november 2024 registrerade gravitationsvågsdetektorer den våldsamma sammanslagningen av två svarta hål miljarder ljusår bort. Vanligtvis är sådana händelser osynliga för teleskop och skapar endast svaga krusningar i rumtiden. Men den här gången hände något ovanligt.
Svarta hål kan enklast beskrivas som stjärnor som gjort slut på sitt bränsle och kollapsar inåt. En större stjärna har kollapsat under sin egen tyngd och gravitationen hos detta nya objekt har blivit så stark att elektromagnetisk strålning (bland annat ljus) inte kan ta sig ifrån dess yta. Allmän relativitetsteori (liksom de flesta modeller om gravitation) säger inte bara att svarta hål kan finnas utan förutsäger att de kommer att bildas i naturen närhelst tillräckligt stor mängd materia packas i en viss region, genom ett skeende som kallas gravitationskollaps.
I en ny studie beskrivs (se nedan) att rymdteleskop bara
sekunder efter att signalen anlände till jorden upptäckte utbrott av gammastrålar
(GRB) från samma område därute i kosmos.
Sammanslagningen är känd som
S241125n och visar att kollisioner mellan svarta hål under sällsynta
förhållanden kan lysa upp kosmos för en kort stund. Studiens resultat utmanar den länge hållna uppfattningen att sammanslagningar av svarta
hål sker i vakuum miljöer där minimalt med material finns tillgängligt för att
producera strålning. Händelsen dök först upp i data från
LIGO–Virgo–KAGRA-nätverket av gravitationsvågsobservatorier. Dessa instrument
upptäckte rumtidskrusningar som produceras när två svarta hål slås samman.
Signalen indikerade att händelsen inträffade cirka 4,2 miljarder ljusår bort från jorden vilket motsvarar en kosmisk
rödförskjutning på cirka 0,73.
Tillsammans vägde de två svarta hålen mer än 100
gånger solens massa, vilket placerar händelsen bland de mest massiva
sammanslagningar av stjärnmassor som hittills upptäckts. De flesta tidigare
observerade sammanslagningar involverar system med några tiotals
solmassor.
Strax efter att gravitationsvågorna nådde jorden dök
något oväntat upp i rymdteleskopdata. Ungefär 11 sekunder efter
sammanslagningssignalen upptäckte NASAs Swift-satellit ett kort gammautbrott,
en intensiv men kort blixt av högenergistrålning, som kom från samma område på
himlen.
Kort därefter identifierade Kinas Einstein
Probe-satellit en potentiell röntgenefterglöd från samma region. För att förklara
hur en sammansmältning av svarta hål kan generera ljus föreslår forskarna att
händelsen inträffade i en särskilt energirik miljö i skivan av gas och damm som
omger ett supermassivt svart hål i en aktiv galaxkärna (AGN).Hittills har
binära svarta håls sammanslagningar endast kunnat upptäckas genom
gravitationsvågor. Att se ljus från sådana händelser skulle ge värdefulla
ledtrådar om miljöerna där dessa kollisioner äger rum.
Upptäckten kan hjälpa forskare att förstå hur
extremt massiva svarta hål med stjärnmassa bildas. Om sammanslagningar sker
inne i aktiva galaxskivor kan upprepade kollisioner i sådana miljöer gradvis
skapa allt större svarta hål.
För tillfället är dock bevisen tydliga snarare än
definitiva. "Vår modell är prediktiv och vi betonar vikten av att
ytterligare begränsa sammanslagningens banexcentricitet och genomföra
djupfältsobservationer galaxen där det skedde för att testa vår förklaring,"
tillägger studieförfattarna Shu-Rui Zhang, Yu Wang, Ye-Fei Yuan, Hiromichi
Tagawa, Yun-Feng Wei, Liang Li, Zheng-Yan Liu, Wen Zhao, and Rong-Gen Cai.
Studien publicerades i The Astrophysical Journal.
