Maksymalna prędkość czarnych dziur? Naukowcy już wiedzą
Według badań opublikowanych właśnie w czasopiśmie Physical Review Letters maksymalna możliwa prędkość odrzutu zderzających się czarnych dziur przekracza 28 500 km/s, czyli około jednej dziesiątej prędkości światła. To największa prędkość, jaką obiekty te są w stanie osiągnąć.
Wcześniej sądzono, że czarne dziury poruszają się znacznie wolniej, z prędkością około 5000 km/s.
Jak zbadano prędkość czarnych dziur?
Teraz udało się ustalić prędkość czarnych dziur z najwyższą precyzją. Naukowcy przeprowadzili serię 1381 symulacji numerycznych zderzeń wysokoenergetycznych czarnych dziur. Każda z nich trwała od dwóch do trzech tygodni. Wszystko po to, by ustalić maksymalną prędkość ich odrzutu po zderzeniu.
Autorzy badania Carlos Lousto i James Healy z Rochester Institute of Technology w Nowym Jorku wykorzystali superkomputery do przeprowadzenia symulacji numerycznych. Obliczenia te przeszły przez równania ogólnej teorii względności opisujące, w jaki sposób będą ewoluować dwie oddziałujące ze sobą czarne dziury.
Nowe możliwości w badaniach czarnych dziur
Lousto wyjaśnił, że techniki numeryczne do przewidywania wielkości fal grawitacyjnych z takich kolizji zostały opracowane dopiero w 2005 roku, 10 lat przed tym, jak same fale grawitacyjne zostały wykryte po raz pierwszy przez Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.
Od tego czasu LIGO zaobserwowało prawie 100 zderzeń czarnych dziur. Porównanie danych z jednej z takich kolizji z numerycznymi danymi względności ujawniło eliptyczną trajektorię czarnej dziury. Wcześniej naukowcy sądzili, że zbliżają się one do siebie po prawie kołowych orbitach, powiedział Lousto. Odkrycie orbit eliptycznych poszerzyło zakres możliwych zdarzeń kolizyjnych i skłoniło astronomów do poszukiwania nowych scenariuszy kolizji. To czy dwie zderzające się czarne dziury połączą się, czy od siebie odlecą, zależy właśnie od ich orbit.
Nowe odkrycie "może mieć wpływ na wszystko we wszechświecie"
Uzyskane wyniki otwierają nowe możliwości badań nad prawami fizyki rządzącymi wszechświatem. Teraz naukowcy mają nadzieję matematycznie, za pomocą równań teorii względności Einsteina udowodnić, że prędkości tej nie można przekroczyć, co może mieć potencjalny wpływ na podstawowe prawa fizyki.
"Po prostu mamy do czynienia z czymś, co mogłoby prowadzić do bardziej uniwersalnych wniosków. To nowo odkryte ograniczenie prędkości może być częścią większego zestawu praw fizycznych, które wpływają na wszystko, od najmniejszych do największych obiektów we wszechświecie" - podsumowuje prof. Carlos Lousto z Rochester Institute of Technology w Nowym Jorku.
