Kosmiczny rekord złamany: Wykryto największe w historii połączenie czarnych dziur

Naukowcy z obserwatorium LIGO dokonali bezprecedensowego odkrycia - zarejestrowali największe w historii połączenie czarnych dziur. To przełomowe wydarzenie, oznaczone jako GW231123, zostało wykryte 23 listopada 2023 roku i stanowi poważne wyzwanie dla naszego obecnego rozumienia fizyki kosmicznej.

Analiza sygnału wykazała, że w wyniku kolizji dwóch czarnych dziur o masach 103 i 137 razy większych od masy Słońca powstał gigantyczny obiekt o masie około 225 mas słonecznych. Dotychczasowy rekord należał do zdarzenia GW190521 z 2020 roku, które doprowadziło do powstania czarnej dziury o masie "zaledwie" 140 razy większej od Słońca.

Szczególnie fascynujący jest fakt, że oba obiekty uczestniczące w kolizji wirowały niezwykle szybko - około 400 000 razy szybciej niż Ziemia, zbliżając się do teoretycznej granicy dozwolonej przez teorię względności Einsteina. Jak wyjaśnia Charlie Hoy z Uniwersytetu Portsmouth, "czarne dziury wirowały bardzo szybko - blisko limitu dozwolonego przez teorię względności Einsteina". Ta ekstremalna prędkość wirowania stanowi wyzwanie zarówno dla technologii wykrywania fal grawitacyjnych, jak i dla modeli teoretycznych.

Odkrycie jest zaskakujące również dlatego, że zgodnie ze standardowymi modelami ewolucji gwiazd, czarne dziury o takich masach nie powinny w ogóle istnieć. Naukowcy sugerują, że te gigantyczne obiekty mogły powstać w wyniku wcześniejszych połączeń mniejszych czarnych dziur. Mark Hannam z Uniwersytetu Cardiff podkreśla, że "czarne dziury o takich masach są zabronione przez standardowe modele ewolucji gwiazd", co sprawia, że odkrycie GW231123 podważa nasze dotychczasowe rozumienie formowania się tych obiektów.

Obserwatorium LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) dokonało pierwszej bezpośredniej detekcji fal grawitacyjnych w 2015 roku, dokładnie sto lat po tym, jak Einstein przewidział ich istnienie w swojej teorii względności. Od tego czasu LIGO, wraz z partnerskimi obserwatoriami Virgo we Włoszech i KAGRA w Japonii, wykryło ponad 300 zderzeń czarnych dziur.

Sygnał GW231123 został odebrany jednocześnie przez dwa detektory LIGO - jeden w Livingston w Luizjanie, a drugi w Hanford w stanie Waszyngton. Zdarzenie miało miejsce w odległości szacowanej na 0,7-4,1 miliarda parseków (2,3-13,4 miliarda lat świetlnych) od Ziemi.

Naukowcy kontynuują analizę tego intrygującego sygnału, doskonaląc modele używane do interpretacji tak ekstremalnych zdarzeń. Jak zauważa Gregorio Carullo z Uniwersytetu Birmingham, "zrozumienie wszystkich implikacji tego złożonego sygnału zajmie społeczności naukowej lata".

W ciągu najbliższych 10-15 lat powstaną ulepszone detektory fal grawitacyjnych, które umożliwią jeszcze dokładniejsze badanie tych kosmicznych zjawisk. Wyniki badań dotyczących GW231123 zostaną zaprezentowane na konferencji naukowej w Glasgow w Szkocji, a dane będą udostępnione społeczności naukowej poprzez Centrum Otwartej Nauki o Falach Grawitacyjnych.

Źródła:

https://www.caltech.edu/about/news/ligo-detects-most-massive-black-hole-merger-to-date

https://en.wikipedia.org/wiki/GW231123

https://gizmodo.com/astronomers-detect-a-black-hole-merger-thats-so-massive-it-shouldnt-exist-2000628197

https://www.scientificamerican.com/article/monster-black-hole-merger-is-most-massive-ever-seen/