Bir sanatçının çarpışıp birleşmek üzere olan iki kara delik izlenimi.
Işık hızına yakın bir hızla çarpışan iki kara deliğin son simülasyonları, Bir astrofizikçinin “evrende hayal edebileceğiniz en şiddetli olaylardan biri” olarak adlandırdığı olayın ardındaki esrarengiz fizik.
“İki kara deliği çok yakından patlatmak biraz çılgınca bir şey. Simülasyonları üreten Johns Hopkins Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı olan Thomas Helfer, “ışık hızına” dedi. “Çarpışmayla ilişkili yerçekimi dalgaları hayal kırıklığı gibi görünebilir, ancak bu, evrende hayal edebileceğiniz en şiddetli olaylardan biridir.”
Fiziksel İnceleme Mektupları’nda yayınlanan bulgular, Dünya’ya ilk ayrıntılı bakış niteliğindedir. böylesine dehşet verici bir çarpışmanın ardından ortaya çıkar ve kalan bir kara deliğin nasıl oluşacağını ve kozmosa yerçekimi dalgaları göndereceğini gösterir.
Kara delik birleşmeleri, evrende algılanabilir yerçekimi dalgaları üretecek kadar enerjik olan birkaç olaydan biridir. büyük kozmik çarpışmalar tarafından üretilen enerjiyi taşırlar. Bir havuzdaki dalgacıklar gibi, bu dalgalar uzay ve zamanı bozarak evrende akar. Ancak suda hareket eden dalgaların aksine son derece küçüktürler ve uzayın üç boyutunu zaman fikriyle birleştiren akıl almaz bir kavram olan “uzay-zaman” boyunca yayılırlar.
{ 9} Bu simülasyon, ışık hızına yakın çarpışan iki kara deliği gösteriyor ve bir astrofizikçinin “evrende hayal edebileceğiniz en şiddetli olaylardan biri” dediği şeyin gizemli fiziğini ortaya çıkarıyor. Çalışma, böylesine dehşet verici bir çarpışmanın sonrasına ilişkin ilk ayrıntılı bakış niteliğinde ve kalan bir kara deliğin nasıl oluşacağını ve kozmosa yerçekimi dalgaları göndereceğini gösteriyor. Kredi: Simülasyon, Thomas Helfer/Johns Hopkins Üniversitesi’nin izniyle
“İçimden bir yerçekimi dalgası geçerse, bu beni biraz daha ince ve biraz daha uzun, sonra biraz daha kısa ve biraz daha şişman yapıyor,” dedi co. -yazar Emanuele Berti, bir Johns Hopkins fizikçisi. “Ama bunu yaptığı miktar, bir atom çekirdeğinin boyutundan yaklaşık 100.000 kat daha küçüktür.”
Fizikçiler, karadeliklerin birleşmesinden sonra yayılan dalgaları genel göreliliği basitleştirerek incelediler – Einstein’ın yerçekiminin nasıl çalıştığına dair teorisi – birleşmenin ince ama önemli yerçekimi etkilerini göz ardı eden denklemler kullanmak. Berti, “doğrusal yaklaşımlara”, yani birleşme sırasında üretilen yerçekimi dalgalarının zayıf olduğu varsayımına dayandığından, bu yaklaşımın önyargılı olduğunu düşünüyor.
Kara deliklerin bu kadar aşırı hızlarda çarpışması neredeyse imkansız olsa da, böyle bir çarpışma, ekibin doğrusal olmayan durumları veya teorinin basitleştirilmiş versiyonuyla bulunamayan yerçekimi etkilerini tespit etmesi için yeterince güçlü sinyaller üretti. Bulgular, karadelik birleşmelerinin lineerleştirilmiş denklemlerle incelenemeyeceğini ve bu olayların mevcut modellerinin tamamen değiştirilmeyecekse ince ayar yapılması gerektiğini gösteriyor.
“Genel görelilik doğrusal değildir, yani yerçekimi dalgalarının kendileri de aynı zamanda doğrusal olacaktır. araştırmayı yöneten Johns Hopkins fizik doktora öğrencisi Mark Ho-Yeuk Cheung, daha fazla kütleçekimsel dalgalar üretiyor” dedi.
Ekip ayrıca, her biri yörüngede döndükten sonra birleşen iki kara deliğin simülasyonlarını analiz ederek bu sözde doğrusal olmama durumlarını tespit etti. diğeri, evrende olanları daha gerçekçi bir şekilde temsil eden bir senaryo. Caltech’teki bağımsız bir araştırmacı grubu tarafından aynı simülasyonlar üzerine yapılan bir çalışma da Physical Review Letters’da yer alıyor ve benzer sonuçlar buluyor.
“Bu biraz önemli çünkü gerçekten istiyorsak komplikasyonları unutamayız. kara delikleri anlamak için,” dedi Cheung. “Einstein’ın teorisi bir canavar; denklemler gerçekten karmaşık.”
Referans: Mark Ho-Yeuk Cheung, Vishal Baibhav, Emanuele Berti, Vitor Cardoso, Gregorio Carullo, Roberto Cotesta, Walter Del Pozzo, Francisco Duque, Thomas Helfer, Estuti Shukla’nın yazdığı “Kara Delik Ringdown’da Doğrusal Olmayan Etkiler” ve Kaze W. K. Wong, 22 Şubat 2023, Physical Review Letters.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.081401
Çalışma, National Science Croucher Vakfı tarafından finanse edildi. Foundation ve NASA.
Bu çalışma, Maryland Advanced Research Computing Center ve Texas Advanced Computing Center’daki bilgisayımsal kaynaklarla üretilmiştir.