Najveće crne rupe možda su nastale u silovitim spajanjima

Najveće crne rupe univerzuma možda su kosmički „frankenštajni“ proizvedeni ponavljanim sudarima, a ne direktnim kolapsom zvezda.

Najveće crne rupe možda ipak nisu rođene kao džinovi. Naučnici koji analiziraju signale gravitacionih talasa iz desetina sudara crnih rupa pronašli su dokaze da su najteže crne rupe verovatno „kosmički recikleri“ — formirani putem ponovljenih sudara unutar neverovatno gustih zvezdanih jata. Izgleda da ove silovite lančane reakcije stvaraju posebnu klasu brzo rotirajućih crnih rupa koje se razlikuju od običnih, koje su nastale od umirućih zvezda.

Preporučujemo

Naučnici koji proučavaju gravitacione talase misle da su otkrili kako univerzum stvara svoje najveće crne rupe. Umesto da se formiraju direktno od umirućih zvezda, izgleda da ovi ogromni objekti rastu putem ponovljenih sudara crnih rupa unutar ekstremno gustih zvezdanih jata.

Novo istraživanje, pod vođstvom Kardifskog univerziteta, ispitalo je 153 pouzdane detekcije spajanja crnih rupa. Istraživači su se fokusirali na pitanje da li bi najvec´e crne rupe mogle biti objekti „druge generacije“. U ovom scenariju, crne rupe nastale od umirućih zvezda sudaraju se jedna s drugom, a zatim se ponovo spajaju u gustim zvezdanim okruženjima gde su zvezde do milion puta brojnije nego oko našeg Sunca.

Nalazi sugerišu da najmasivnije crne rupe detektovane putem gravitacionih talasa pripadaju posebnoj klasi sa veoma drugačijom istorijom u poređenju sa manjim crnim rupama.

Gravitacioni talasi otkrivaju dve populacije crnih rupa

„Astronomija gravitacionih talasa sad čini više od brojanja spajanja crnih rupa“, kažu istraživači. „Počinje da otkriva kako crne rupe rastu, gde rastu i šta nam to govori o životima i smrtima masivnih zvezda. To je uzbudljivo jer možemo da koristimo te informacije da testiramo naše razumevanje evolucije zvezda i jata u univerzumu“.

Analiziranje signala gravitacionih talasa je identifikovalo dve grupe: populaciju manje mase, u skladu sa običnim kolapsom zvezda, i populaciju veće mase, čije vrtnje izgledaju upravo onako kako se očekuje od hijerarhijskih spajanja u gustim zvezdanim jatima.

Istraživači kažu da je vrteće ponašanje težih crnih rupa bilo naročito otkrivajuće. „Najviše nas je iznenadilo koliko jasno se crne rupe velike mase izdvajaju kao posebna populacija“.

Za razliku od sistema manje mase, koji su generalno sporo rotirajući, sistemi veće mase imaju brže rotacije, orijentisane u naizgled nasumičnim pravcima, a to je upravo potpis koji biste očekivali ako bi se crne rupe više puta spajale u gustim zvezdanim jatima.

Dokaz za „maseni jaz“ crnih rupa

Studija takođe osnažuje dokaze za misteriozni „maseni jaz“ koji astrofizičari predviđaju decenijama. Prema ovoj teoriji, zvezde iznad određene veličine trebalo bi da eksplodiraju toliko žestoko da budu potpuno uništene umesto da se uruše u crne rupe.

To bi stvorilo zabranjeni opseg u kojem crne rupe nastale direktno od zvezda ne bi trebalo da postoje. Istraživači su identifikovali ovu tranziciju kod crnih rupa sa masama oko 45 puta većim od Sunca.

„Dakle, ključno pitanje je da li nam ove crne rupe govore da su naši modeli evolucije zvezda pogrešni ili one nastaju na drugi način“, kažu naučnici. „Iznad otprilike 45 solarnih masa, distribucija vrtnje se menja na način koji je teško objasniti putem normalnih zvezdanih binarnosti, ali je prirodno ako su ove crne rupe već prošle kroz ranija spajanja u gustim jatima“.

Crne rupe mogu pomoći u proučavanju nuklearne fizike

Ova otkrića bi mogla pomoći naučnicima da istraže procese duboko unutar masivnih zvezda. Tranzicija u blizini masenog jaza je iskorišćena za proučavanje važne nuklearne reakcije povezane sa sagorevanjem helijuma u jezgrima zvezda.

„U budućnosti bi podaci o gravitacionim talasima mogli pomoći naučnicima da proučavaju nuklearnu fiziku, pošto granica mase koju određuje nestabilnost parova zavisi od nuklearnih reakcija u jezgrima masivnih zvezda“, kažu istraživači.

(Telegraf Nauka/Science Daily)