LIGO və Qız, 'kütləvi boşluq' da bir sirr obyekti tapırlar

Qara dəlik etiketli böyük qara dairə; və

2019-cu ilin avqust ayında LIGO-Virgo cazibə dalğası şəbəkəsi, günəşimizin kütləsinin 23 qatını və günəşin kütləsinin 2,6 qatını təşkil edən bir sirr obyekti olan qara dəliyin birləşməsinə şahid oldu. Elm adamları, sirr obyektin neytron ulduzu və ya qara dəlik olduğunu bilmirlər, amma bu şəkildə ya ən ağır neytron ulduzu, ya da ən yüngül bilinən qara dəlik olaraq rekord qoydular. Şəkil vasitəsiləLIGO/ Caltech/ MIT/ R. Hurt (IPAC).


Beynəlxalq LIGO-Qız bürcü əməkdaşlığı tərəfindən ilk dəfə 23 İyun 2020-ci ildə nəşr edilmişdir.

Ən böyük ulduzlar öldükdə öz cazibə qüvvələri altında dağılır və arxalarında qara dəliklər buraxırlar; bir qədər az kütləsi olan ulduzlar öldükdə, supernovalarda partlayır və geriyə neytron ulduzları deyilən ulduzların sıx, ölü qalıqlarını buraxırlar. Onilliklər ərzində astronomlar, neytron ulduzları ilə qara dəliklər arasındakı boşluğu təəccübləndirirlər: bilinən ən ağır neytron ulduzu, Günəşimizin kütləsinin 2,5 qatından çox və ya 2,5günəş kütlələrivə məlum olan ən yüngül qara dəlik təxminən 5 günəş kütləsidir. Sual qaldı: bu sözdə kütləvi uçurumda bir şey varmı?


İndi, Milli Elm Vəqfinin Lazer İnterferometr Qravitasiya-Dalğa Rəsədxanasının yeni bir araşdırmasında (LIGO) vəQız bürcüAvropadakı detektor, elm adamları 2.6 günəş kütləsi olan bir cismin kütləvi boşluğa möhkəm bir şəkildə yerləşdirildiyini açıqladı. Cisim 23 Avqust 2019 -cu ildə 23 günəş kütləsindən ibarət qara dəlik ilə birləşərək LIGO və Qız tərəfindən Yer üzündə geri çəkilmiş cazibə dalğaları sıçrayışına səbəb olaraq tapıldı. Aşkarlanması ilə əlaqədar bir kağız idinəşr olundu23 iyun 2020 tarixindəAstrofizik jurnal məktubları.

Vicky Kalogera, Northwestern Universitetinin professoru,dedi:

Bu sirrin açılmasını on illərdir gözləyirdik. Bu cismin bilinən ən ağır neytron ulduzu və ya bilinən ən yüngül qara dəlik olduğunu bilmirik, amma hər iki halda da rekord qırır.




HəmmüəllifPatrick Brady, Milwaukee, Wisconsin Universitetinin professoru və LIGO Elmi İşbirliyi sözçüsü dedi:

Bu, elm adamlarının neytron ulduzları və qara dəliklər haqqında danışma tərzini dəyişəcək. Kütləvi uçurum əslində mövcud olmaya bilər, ancaq müşahidə qabiliyyətinin məhdud olması səbəbindən ola bilər. Zaman və daha çox müşahidələr göstərəcək.

Araşdırmada təsvir edilən kosmik birləşmə, GW190814 adlandırılan bir hadisə, Günəşin kütləsinin təxminən 25 misli olan son qara dəlik ilə nəticələndi (birləşən kütlənin bir hissəsi cazibə dalğaları şəklində bir enerji partlayışına çevrildi). Yeni yaranan qara dəliyin təxminən 800 milyonu varişıq iliYerdən uzaq.

İki cisim birləşməzdən əvvəl, kütlələri 9 qat fərqləndi və bu, cazibə dalğası hadisəsi ilə tanınan ən həddindən artıq kütlə nisbətinə çevrildi. Bu yaxınlarda GW190412 adlı LIGO-Virgo hadisəsi, kütlə nisbəti təxminən 4: 1 olan iki qara dəlik arasında meydana gəldi. Kalogera izah etdi:

İndiki nəzəri modellər üçün, aşağı kütləli tərəfdaşın kütlə boşluğunda yerləşdiyi bu qədər böyük kütlə nisbətinə malik birləşən cüt cisimlər yaratmaq çətin məsələdir. Bu kəşf, bu hadisələrin proqnozlaşdırdığımızdan daha tez-tez baş verdiyini göstərir və bu, həqiqətən də maraqlı, az kütləli bir obyekt halına gətirir.

Sirr obyekti, qara dəlik ilə birləşən neytron ulduzu ola bilər, nəzəri cəhətdən gözlənilən, lakin hələ müşahidə ilə təsdiqlənməmiş həyəcan verici bir ehtimal. Bununla birlikdə, günəşimizin kütləsinin 2,6 misli, maksimum neytron ulduz kütləsi üçün müasir proqnozları üstələyir və bunun əvəzinə indiyədək aşkar edilmiş ən yüngül qara dəlik ola bilər.


Üstündə mavi dairələr, yanında bənövşəyi dairələr, altındakı sarı və narıncı nöqtələr olan qrafik.

Ulduz qəbiristanlığında kütlə. Bu qrafik, elektromaqnit müşahidələri (bənövşəyi), qara dəliklər cazibə dalğası müşahidələri (mavi) ilə ölçülmüş qara dəliklər, elektromaqnit müşahidələri ilə ölçülmüş neytron ulduzlar (sarı) və qravitasiya dalğaları vasitəsilə aşkar edilən neytron ulduzları (narıncı) göstərir. GW190814, qrafikin ortasında qara dəlik və günəşin kütləsinin təxminən 2,6 misli olan bir sirli obyektin (ya neytron ulduzu və ya qara dəlik) birləşməsi ilə vurğulanır. Şəkil vasitəsiləBAYAN-Qız/ Northwestern U./ Frank Elavsky və Aaron Geller.

LIGO və Virgo alimləri bu birləşməni görəndə dərhal astronomik cəmiyyətə bir xəbərdarlıq göndərdilər. Hadisədə yaranan işıq dalğalarının axtarışı üçün yer və kosmos əsaslı onlarla teleskop izlədi, lakin heç biri siqnal almadı. İndiyə qədər cazibə dalğası siqnallarına bənzər işıq analoqları GW170817 adlı bir hadisədə yalnız bir dəfə görülmüşdür. 2017-ci ilin avqustunda LIGO-Virgo şəbəkəsi tərəfindən kəşf edilən bu hadisə, iki neytron ulduz arasında alovlu bir toqquşma ilə nəticələndi və sonradan Yer və kosmosda onlarla teleskop tərəfindən şahidi oldu. Neytron ulduzlarının toqquşması, hər tərəfə kənara atılan maddə ilə qarışıqdır və buna görə də işıqla parlayacağı gözlənilir. Əksinə, qara dəliyin birləşməsinin əksər hallarda işıq yaratmadığı düşünülür.

LIGO və Qız Qız alimlərinə görə, 2019-cu ilin Avqust hadisəsi bir neçə mümkün səbəbə görə işıqlı teleskoplar tərəfindən görülməmişdir. Birincisi, bu hadisə, 2017 -ci ildə müşahidə edilən birləşmədən altı qat daha uzaqda idi və hər hansı bir işıq siqnalını almağı çətinləşdirdi. İkincisi, toqquşmada iki qara dəlik olsaydı, çox güman ki, heç bir işıqla parlamazdı. Üçüncüsü, əgər cisim əslində neytron ulduzu olsaydı, 9 qat daha böyük qara dəlik ortağı onu tamamilə udmuş ​​olardı; qara dəlik tərəfindən bütövlükdə yeyilən bir neytron ulduzu heç bir işıq verməz. Kalogera şərh etdi:

Pac-Man-ın bir az nöqtə yediyini düşünürəm. Kütlələr çox asimmetrik olduqda, daha kiçik neytron ulduzu bir ısırıqda yeyilə bilər.

Aralarında sarı və narıncı zolaqları olan parıldayan alacalı mavi kürə və qaranlıq kürə.

Rəssamın qara dəlik/neytron ulduz ikili sistem anlayışı. Daha böyük bir qara dəliyin (arxa planın) ətrafında fırlanan bir neytron ulduzu (ön planda) göstərir. Qara dəlik daha uzaqdır və bu baxımdan daha kiçik görünür və təsirini göstərirqravitasiya linzalanmasıNeytron ulduzundan toplanan material. GW190814-dəki qara dəliyin yoldaşının neytron ulduzu və ya az kütləli qara dəlik olduğu bilinmir. Şəkil Carl Knox (OzGrav) vasitəsilə/BAYAN-Qız.

Tədqiqatçılar, sirr obyektinin neytron ulduzu və ya qara dəlik olduğunu necə biləcəklər? LIGO, Qız və bəlkə də digər teleskoplarla gələcək müşahidələr kütləvi boşluqda əlavə cisimlərin olub olmadığını ortaya çıxarmağa kömək edəcək oxşar hadisələri tuta bilər.Bu gün Charlie, LIGO Scientific Collaboration üzvü və Cardiff Universitetinin aspirantı dedi:

Bu, kompakt ikili obyektlərin tamamilə yeni bir populyasiyası ola biləcəyinə dair ilk fikirdir. Həqiqətən də həyəcan verici olan budur ki, bu yalnız başlanğıcdır. Detektorlar getdikcə daha çox həssaslaşdıqca, bu siqnalları daha çox müşahidə edəcəyik və kainatdakı neytron ulduzlarının və qara dəliklərin populyasiyalarını dəqiq müəyyən edə biləcəyik.

Pedro MarronettiMilli Elm Vəqfinin (NSF) qravitasiya fizikası üzrə proqram direktoru dedi:

Kütlə boşluğu onilliklər ərzində maraqlı bir tapmacadır və indi içərisinə uyğun bir obyekt aşkar etdik. Son dərəcə sıx materiya anlayışımıza və ulduzların təkamülü haqqında bildiklərimizə qarşı çıxmadan bunu izah etmək mümkün deyil. Bu müşahidə, hər yeni aşkarlama ilə yeni anlayışlar gətirən cazibə dalğası astronomiyası sahəsinin transformasiya potensialının başqa bir nümunəsidir.

Aşağı xətt: Elm dünyası, LIGO-Qız bürcü əməkdaşlığı sayəsində edilən yeni bir kəşf haqqında səs-küy salır. Neytron ulduzları ilə qara dəliklər arasındakı 'kütləvi boşluq' da tapılan yeni bir obyektdir.

Mənbə: GW190814: 2.6 Günəş Kütləvi Kompakt Cisimlə 23 Günəş Kütləvi Qara Deliyin Coalescence -dən Qravitasiya Dalğaları

LIGO/Caltech vasitəsilə