განმარტა: ორი შავი ხვრელი გაერთიანდა მილიარდობით წლის წინ, მაგრამ ეს ახლა მეცნიერებს აწუხებს.
LIGO და Virgo აღმოაჩენენ სიგნალებს გრავიტაციული ტალღების შერწყმისას გამოთავისუფლებული. ორი მშობელი შავი ხვრელიდან ერთ-ერთი უჩვეულო შუალედური მასის იყო, რომელიც ეჭვქვეშ აყენებს ტრადიციულ სამეცნიერო ცოდნას. რა არის ზოგადად გაგებული და რა ხსნის ამ უჩვეულო ზომას?
მხატვრის კონცეფცია, რომელიც ასახავს შავი ხვრელების შერწყმის იერარქიულ სქემას. (კრედიტი: LIGO/Caltech/MIT/R Hurt [IPAC]) მილიარდობით წლის წინ, ორ შავ ხვრელს შორის შეჯახების შედეგად სამყაროში გრავიტაციული ტალღები ტრიალებდა. 2019 წელს ამ ტალღების სიგნალები იყო აღმოჩენილია გრავიტაციული ტალღების ობსერვატორიაში LIGO (აშშ) და დეტექტორი Virgo (იტალია).
თუმცა, ის, რაც მეცნიერებს აღელვებს, არის ერთ-ერთი მთავარი შავი ხვრელის მასა, რომელიც ეწინააღმდეგება ტრადიციულ ცოდნას იმის შესახებ, თუ როგორ წარმოიქმნება შავი ხვრელები.
აღმოჩენა და ანალიზი აღწერილია ორ კვლევით ნაშრომში. ერთი, შიგნით ფიზიკური მიმოხილვის წერილები , დეტალურად აღწერს აღმოჩენას და გვთავაზობს შესაძლო გზებს, რომლითაც შეიძლება მომხდარიყო უჩვეულო შერწყმა. მეორე ქაღალდი, ქ ასტროფიზიკური ჟურნალი წერილები , განიხილავს სიგნალის ფიზიკურ თვისებებს.
კონკრეტულად რა დაფიქსირდა?
ეს იყო გრავიტაციული ტალღის სიგნალი, აღმოჩენის შედარებით ახალი ველი. გრავიტაციული ტალღები არის უხილავი ტალღები, რომლებიც წარმოიქმნება სუპერნოვაში ვარსკვლავის აფეთქებისას; როდესაც ორი დიდი ვარსკვლავი ბრუნავს ერთმანეთის გარშემო; და როცა ორი შავი ხვრელი ერთმანეთს ერწყმის. სინათლის სიჩქარით მოგზაურობისას გრავიტაციული ტალღები იკუმშება და ჭიმავს ყველაფერს თავის გზაზე.
გრავიტაციული ტალღები შემოგვთავაზა ალბერტ აინშტაინმა თავის ფარდობითობის ზოგად თეორიაში ერთი საუკუნის წინ. თუმცა, მხოლოდ 2015 წელს იქნა აღმოჩენილი პირველი გრავიტაციული ტალღა - LIGO-ს მიერ. მას შემდეგ გრავიტაციული ტალღების არაერთი შემდგომი აღმოჩენა მოხდა.
LIGO-სა და Virgo-ზე აღმოჩენილი სიგნალი, როგორც აღწერილია LIGO Collaboration-მა, დაახლოებით ოთხ მოკლე რხევას წააგავდა და წამის მეათედზე ნაკლებს გრძელდებოდა.
საიდან გაჩნდა?
შემდგომმა ანალიზმა აჩვენა, რომ GW190521 სავარაუდოდ წარმოიქმნა ორი შავი ხვრელის შერწყმის შედეგად. სიგნალი სავარაუდოდ წარმოადგენდა იმ მომენტს, როდესაც ეს ორი გაერთიანდა. გამოთვლილია, რომ ის მოვიდა დაახლოებით 17 მილიარდი სინათლის წლის მანძილზე და იმ დროიდან, როდესაც სამყარო მისი ასაკის დაახლოებით ნახევარი იყო.
მაგრამ ამ აღმოჩენებმა დამატებითი კითხვები გამოიწვია. ორი შერწყმული შავი ხვრელიდან ერთ-ერთი ხვდება მასის შუალედურ დიაპაზონში - შეუსაბამობა, რომელიც არ შეიძლება აიხსნას ტრადიციული ცოდნით, თუ როგორ წარმოიქმნება შავი ხვრელები.
რატომ არის უჩვეულო?
აქამდე დაფიქსირებული ყველა შავი ხვრელი მიეკუთვნება რომელიმე ორ კატეგორიას. ერთი კატეგორია მერყეობს რამდენიმე მზის მასას შორის (ერთი მზის მასა არის ჩვენი მზის მასა) და ათობით მზის მასას შორის. ითვლება, რომ ისინი წარმოიქმნება, როდესაც მასიური ვარსკვლავები იღუპებიან.
მეორე კატეგორია არის სუპერმასიური შავი ხვრელები. ისინი მერყეობს ასობით ათასიდან მილიარდობით ჯერ ჩვენს მზეზე.
ტრადიციული ცოდნის თანახმად, ვარსკვლავები, რომლებსაც შეუძლიათ 65-დან 120 მზის მასის შორის შავი ხვრელების გაჩენა, ასე არ იქცევიან - ამ დიაპაზონის ვარსკვლავები იღუპებიან თავს, როდესაც იღუპებიან, შავ ხვრელში კოლაფსის გარეშე.
მაგრამ GW190521 სიგნალამდე მიმავალი შერწყმისას, უფრო დიდი შავი ხვრელი იყო 85 მზის მასის — ამ მოულოდნელ დიაპაზონში, რომელიც ცნობილია როგორც წყვილი არასტაბილურობის მასის უფსკრული. ეს არის პირველი შუალედური მასის შავი ხვრელი, რომელიც ოდესმე დაფიქსირდა. (სინამდვილეში, უფრო პატარა შავი ხვრელიც სასაზღვროა, 66 მზის მასით.)
ეს ორი გაერთიანდა და შექმნა ახალი შავი ხვრელი დაახლოებით 142 მზის მასის. რვა მზის მასის ეკვივალენტური ენერგია გამოვიდა გრავიტაციული ტალღების სახით, რამაც გამოიწვია მეცნიერების მიერ აქამდე აღმოჩენილი ყველაზე ძლიერი ტალღა.
როგორ შეიძლებოდა წარმოქმნილიყო უჩვეულო მასის შავი ხვრელი?
მკვლევარები ვარაუდობენ, რომ 85 მზის მასის შავი ხვრელი არ იყო კოლაფსირებული ვარსკვლავის პროდუქტი, არამედ თავად იყო წინა შერწყმის შედეგი. ორ შავ ხვრელს შორის შეჯახების შედეგად ჩამოყალიბებული, სავარაუდოა, რომ ახალი შავი ხვრელი შემდეგ შეერწყა 66 მზის მასის შავ ხვრელს - მიგვიყვანს გრავიტაციულ ტალღებამდე და LIGO-სა და Virgo-ს მიერ მიღებულ სიგნალამდე.
ᲒᲐᲣᲖᲘᲐᲠᲔᲗ ᲗᲥᲕᲔᲜᲡ ᲛᲔᲒᲝᲑᲠᲔᲑᲡ:
