|
Взгляд на задний двор черной дыры
|
|
|
|
Первое прямое обнаружение гравитационных волн в 2015 году открыло новое окно во Вселенную, позволив, в частности, наблюдать слияние пар массивных черных дыр. Эта молодая область исследований созрела очень быстро, и к настоящему времени наблюдались десятки слияний черных дыр. Текущие наблюдения ограничиваются самыми последними стадиями коллапса — часто всего за несколько секунд — когда излучаемые гравитационные волны чрезвычайно сильны. К счастью, в настоящее время проводится несколько новых экспериментов, которые позволят исследователям наблюдать за парами черных дыр гораздо дольше, прежде чем произойдет слияние, потенциально даже в течение многих лет.
|
|
|
|
Когда начнут поступать эти гораздо более точные измерения, исследователи хотят быть готовыми и способными их интерпретировать. Пиппа Коул, постдокторский исследователь в группе Джанфранко Бертоне и первый автор новой статьи, опубликованной в журнале Nature Astronomy, объясняет: «С помощью текущих измерений мы можем узнать несколько фактов о самих сливающихся черных дырах, но очень мало об окружающей среде». в которой происходит слияние. Эта среда сама по себе чрезвычайно интересна. Например, она может рассказать нам об одной из других текущих загадок астрофизики: о темной материи. Когда-то мы сможем использовать будущий детектор, такой как LISA, для наблюдения за слиянием черных дыр в течение гораздо дольше становится возможным делать осмысленные заявления об их окружении».
|
|
|
Есть по крайней мере три различных типа интересных сред, которые могут окружать черные дыры. Наиболее известным из них является так называемый аккреционный диск — диск очень горячего газа, вращающегося вокруг черной дыры, подобный тем, которые были недавно засняты телескопом Event Horizon. Но есть и другие возможности. Черная дыра может быть окружена облаком сверхлегких частиц, образующих структуру, которую астрономы назвали гравитационным атомом. И, наконец, может существовать темная материя, неуловимая форма материи, которая, кажется, пронизывает космос во всех масштабах, но фундаментальная природа которой остается неизвестной. Ожидается, что он будет накапливаться вокруг черных дыр по мере их формирования и роста в конфигурации с высокой плотностью, называемые шипами.
|
|
|
|
Коул утверждает: «Прекрасно то, что благодаря новым наблюдениям станет возможным различить все три ситуации, а также отличить их от случая, когда задний двор черной дыры просто пуст, когда две черные дыры закручиваются по спирали. вокруг друг друга в вакууме. Нам удалось разработать статистические методы, которые, учитывая достаточное количество данных и достаточно большую разницу масс между двумя черными дырами, должны быть в состоянии очень четко различать все четыре сценария».
|
|
|
|
По словам Коула и его сотрудников, следующее поколение экспериментов сможет идентифицировать гравитационные волны, генерируемые слияниями черных дыр в присутствии окружающей среды, будь то аккреционный диск, гравитационный атом или всплеск темной материи. Это открывает возможность поиска новых сверхлегких частиц, а также кандидатов в темную материю с гравитационными волнами. Бертоне говорит: «Это захватывающее время. Мы скоро вступим в новую эру в физике и астрономии. Точно так же, как точная физика элементарных частиц позволяет нам искать новую физику в ускорителях частиц на Земле, точная гравитационно-волновая астрономия вскоре позволит нам искать темная материя и новые частицы во Вселенной».
|
|
|
|
Источник
|
