Vesmír vyslal záhadný signál. Táto kolízia dvoch čiernych dier nemala nikdy nastať
Astronómovia zaznamenali historickú kolíziu dvoch extrémne hmotných čiernych dier, ktoré podľa doterajších modelov nemali vôbec vzniknúť. Objav mení naše chápanie vesmíru a otvára dvere k novej generácii astrofyziky.
Medzinárodný tím vedcov v rámci spolupráce LIGO, Virgo a KAGRA (skrátene LVK) len nedávno zverejnil prevratný objav, ktorý doslova otriasol základmi modernej astrofyziky. Gravitačný signál s označením GW231123, zachytený 23. novembra 2023, nesie podpis doposiaľ najhmotnejšej kolízie dvoch čiernych dier, akú sme kedy pozorovali. Výsledkom tejto kozmickej udalosti je obrovská čierna diera s hmotnosťou viac než 225-násobku nášho Slnka! Toto číslo sa samo o sebe dá ťažko predstaviť.
Pôvodné dve čierne diery mali hmotnosť zhruba 100 a 140 slnečných hmôt. Takéto hodnoty sa nachádzajú v tzv. mass gap, čo sú oblasti, kde podľa doterajších modelov nemajú čierne diery vôbec vzniknúť. Dôvodom je špecifický typ výbuchu supernovy, ktorý by mal zničiť hviezdu skôr, než by sa mohla zrútiť do takej masívnej čiernej diery.
Pôvod čiernych dier je stále neobjasnený
Ako teda potom tieto dva koplapsary vznikli? Jednou z hypotéz je takzvaná hierarchická fúzia. Teda že tieto čierne diery nie sú z „prvej generácie“, ale samy vznikli zlúčením menších čiernych dier v hustých prostrediach, ako sú jadra galaxií či guľové hviezdokopy. Ak je to pravda, ide o priame pozorovanie procesu, ktorý vedie k vzniku tzv. stredne hmotných čiernych dier – doteraz len teoreticky predpokladaných objektov.
Na objave je ešte jedna zarážajúca vec a tou je rotácia. Analýza ukázala, že obe čierne diery pred splynutím rotovali takmer na maximum možného, čo ešte dovoľuje teória relativity. Takýto vysoko komplexný signál by si vyžiadal náročnú interpretáciu. Vedci preto museli siahnuť po pokročilých simuláciách, numerických modeloch a nástrojoch strojového učenia, aby dokázali z gravitačného vlnového signálu „vylúskať“, čo sa tam vlastne odohralo.
Podľa Dr. Charlieho Hoya z Univerzity v Portsmouthe ide o signál, ktorý preveruje hranice toho, čo dokážu dnes používané výpočtové a teoretické nástroje. Vedci veria, že jeho zložitosť im pomôže lepšie pochopiť extrémne kozmické podmienky, o ktorých máme zatiaľ len obmedzené znalosti.
Neprehliadni
Vesmír nás stále prekvapuje
Detektory LIGO (USA), Virgo (Taliansko) a KAGRA (Japonsko) fungujú na princípe mimoriadne presnej laserovej interferometrie. Sledujú extrémne slabé „zvuky“ vesmíru. Teda zakrivenia v časopriestore, ktoré spôsobujú prudké kataklizmatické udalosti, ako sú práve kolízie čiernych dier. Organizácia LVK, tak len počas súčasného štvrtého pozorovacieho cyklu (O4), ktorý začal v máji 2023, zachytila desiatky takýchto javov, ale GW231123 je však mimoriadny.
Pre porovnanie, predtým najsilnejším podobným signálom bol GW190521 s „len“ 140-násobnou slnečnou hmotnosťou. Nový záznam teda posunul doterajšie rekordy.
GW231123 bude tak isto predstavený na medzinárodnej konferencii GR24 & Amaldi 16 v Glasgowe počas júla 2025, kde sa na jednom mieste stretnú najväčší experti na všeobecnú relativitu a gravitačné vlny. Kalibrované dáta budú zároveň sprístupnené všetkým vedcom prostredníctvom platformy GWOSC. Ako povedala Dr. Sophie Bini z kalifornského Caltechu: „Nachádzame sa na hranici toho, čo dokážeme z gravitačných vĺn vyčítať – a za ňou je zatiaľ nepreskúmaný vesmírm plný prekvapení.“ A práve týmto smerom sa astrofyzika dnes vyberá.
