Спајање два Црне рупе има три фазе: инспиралну, фазу спајања и фазу рингдовна. Карактеристично гравитациони таласи се емитују у свакој фази. Последња фаза рингдовн-а је врло кратка и кодира информације о својствима финала црна рупа. Реанализа података из бинарне црна рупа Догађај спајања ГВ190521 је по први пут пружио доказе о накнадним потресима спајања у облику две одвојене слабе фреквенције које су произвеле резултирајући сингл црна рупа како се таложио до стабилне симетричне форме. Ово је прва детекција вишеструких фреквенција гравитационих таласа у фази рингдовн-а. Баш као што звоно „звони“ неко време након што се заглави, резултујући сингл се изобличи црна рупа формирани након спајања 'прстенови' неко време емитују слабо гравитациони таласи пре постизања симетричне стабилне форме. И, управо начин на који облик звона одређује специфичне фреквенције са којима звоно звони, сходно томе, према теореми без длаке, масу и окретање звона црна рупа одредити фреквенције звоњења. Дакле, овај развој утире пут за коришћење рингдовн фреквенција за проучавање својстава финала црна рупа.
Црне рупе су масивни објекти са изузетно јаким гравитационим пољима. Кад два у орбити Црне рупе спирално једно око другог и на крају се спајају, тканина од простор-времена око њих су поремећена што ствара таласе гравитациони таласи зрачећи напоље. Од септембра 2015. када је астрономија гравитационих таласа почела са ЛИГО-овим првим откривањем гравитациони таласи настала спајањем два Црне рупе 1.3 милијарде светлосних година далеко, спајају се Црне рупе се сада рутински откривају скоро једном недељно.
Спајање Црне рупе има три фазе. Када су двојица Црне рупе су широко раздвојени, они полако орбита једни друге емитују слабе гравитационих таласа. Бинарно се постепено помера на све мање и мање орбите како се енергија система губи у облику гравитациони таласи. Ово је инспирална фаза спајања. Следеће је фаза спајања када су двојица Црне рупе приближити се довољно да се споје и формирају јединствену црна рупа са искривљеним обликом. У овој фази се емитују најјачи гравитациони таласи (ГВ), које сада рутински откривају и бележе опсерваторије гравитационих таласа.
Након фазе спајања следи врло кратка фаза тзв рингдовн стаге при чему је резултујући сингл искривљен црна рупа брзо постиже стабилнији сферични или сфероидни облик. Гравитациони таласи емитовани у фази рингдовн-а су пригушени и много слабији од ГВ-а који се ослобађају у фази спајања. Као што звоно 'звони' неко време након што се заглави, резултирајући сингл црна рупа 'прстенови' неко време емитују много слабије гравитациони таласи пре постизања симетричне стабилне форме.
Слабе фреквенције вишеструког звоњења гравитациони таласи објављено током фазе рингдовна спајања два Црне рупе до сада били неоткривени.
Истраживачки тим је недавно био успешан у откривању вишеструких фреквенција гравитационих таласа у фази рингдовн бинарног црна рупа догађај спајања ГВ190521. Тражили су појединачне тонове бледећих тонова у фреквенцијама пада звона не узимајући у обзир било какву везу са фреквенцијама и временима пригушења и били су успешни у идентификацији два мода која имплицирају резултирајућу деформацију црна рупа емитује најмање две фреквенције након спајања. Ово је предвиђено Ајнштајновом општом релативношћу, па резултат потврђује теорију. Даље, истраживачи су упоредили фреквенције и времена пригушења два режима рингдовна пронађена у догађају спајања како би тестирали „теорему без косе“ (да Црне рупе су у потпуности окарактерисани масом и спином и није потребна никаква друга „длака“ да би се описале његове карактеристике) и нису нашли ништа осим опште релативности.
Ово је прекретница јер се широко веровало да посматрање вишеструких фреквенција рингдовна неће бити могуће пре него што детектори гравитационих таласа следеће генерације постану доступни у будућности.
***
Извори:
- Цапано, ЦД сар. 2023. Вишемодни квазинормални спектар из узнемирене црне рупе. Пхисицал Ревиев Леттерс. Вол. 131, број 22. 1. децембар 2023. ДОИ: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.221402
- Мак-Планцк-Институт фурГравитатионспхисик (Алберт-Еинстеин-Институт), 2023. Вести – За кога звони црна рупа. Доступно на https://www.aei.mpg.de/749477/for-whom-the-black-hole-rings?c=26160
***
