Οι αστρονόμοι ανίχνευσαν τους κοσμικούς ήχους δύο νεογέννητων μαύρων τρυπών, κάθε μία εκ των οποίων σχηματίστηκε από τη βίαιη σύγκρουση δύο προϋπαρχουσών μαύρων τρυπών. Ένα από τα γεγονότα αυτά, μάλιστα, είναι το πρώτο του είδους του που έχει ποτέ παρατηρηθεί.
Οι ανιχνεύσεις έγιναν μέσω κυματισμών στον χωροχρόνο, γνωστών ως βαρυτικών κυμάτων, που προκλήθηκαν από τις καταρρεύσεις των τεσσάρων αρχικών μαύρων τρυπών. Τα σήματα καταγράφηκαν από το δίκτυο LIGO-Virgo-KAGRA, που αποτελείται από τα παρατηρητήρια LIGO στις ΗΠΑ, Virgo στην Ιταλία και KAGRA στην Ιαπωνία.
Δύο συγκρούσεις που άλλαξαν την κατανόηση των μαύρων τρυπών
Το πρώτο γεγονός, με την ονομασία GW241011, ανιχνεύθηκε στις 11 Οκτωβρίου 2024 και προήλθε από τη σύγκρουση μιας μαύρης τρύπας 17 ηλιακών μαζών με μια μικρότερη των 7 ηλιακών μαζών, περίπου 700 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Η ανάλυση του σήματος αποκάλυψε ότι η μεγαλύτερη από τις δύο περιστρεφόταν εξαιρετικά γρήγορα, γεγονός που την καθιστά μία από τις πιο ταχέως περιστρεφόμενες μαύρες τρύπες που έχουν ποτέ εντοπιστεί.
Λιγότερο από έναν μήνα αργότερα, στις 11 Νοεμβρίου 2024, το δίκτυο κατέγραψε το σήμα GW241110, προερχόμενο από τη συγχώνευση δύο μαύρων τρυπών 16 και 8 ηλιακών μαζών, 2,4 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Εκεί, η μεγαλύτερη μαύρη τρύπα περιστρεφόταν αντίθετα από την τροχιά της, κάτι που παρατηρείται για πρώτη φορά σε ζεύγος μαύρων τρυπών σε συγχώνευση.
Γέννηση δεύτερης γενιάς μαύρων τρυπών
Και τα δύο γεγονότα δείχνουν την ύπαρξη μαύρων τρυπών δεύτερης γενιάς, δηλαδή σωμάτων που δημιουργήθηκαν από προηγούμενες συγχωνεύσεις. Το φαινόμενο αυτό, γνωστό ως ιεραρχική συγχώνευση, πιστεύεται ότι λαμβάνει χώρα σε πυκνά αστρικά σμήνη, όπου οι μαύρες τρύπες έχουν περισσότερες πιθανότητες να συγκρουστούν επανειλημμένα.
Έλεγχος της θεωρίας του Αϊνστάιν σε ακραίες συνθήκες
Η ανάλυση του σήματος από το GW241011 επέτρεψε στους επιστήμονες να δοκιμάσουν τα όρια της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν. Η ταχύτατη περιστροφή της μιας μαύρης τρύπας δημιούργησε παραμορφώσεις που αντανακλώνται στα βαρυτικά κύματα, επιβεβαιώνοντας για άλλη μια φορά την λύση Kerr που περιγράφει τις περιστρεφόμενες μαύρες τρύπες.
Νέα στοιχεία και για τη σωματιδιακή φυσική
Τα δεδομένα ίσως βοηθήσουν και στη διερεύνηση της ύπαρξης υπερελαφρών μποζονίων, υποθετικών σωματιδίων πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο. Η συνεχιζόμενη ταχεία περιστροφή της μαύρης τρύπας του GW241011 υποδηλώνει ότι αυτά τα σωματίδια, αν υπάρχουν, δεν απορροφούν σημαντική ενέργεια από τις μαύρες τρύπες, αποκλείοντας έτσι ένα εύρος πιθανών μαζών τους.
Όπως σημείωσε ο καθηγητής Francesco Pannarale από το Πανεπιστήμιο Sapienza της Ρώμης, «οι ανιχνεύσεις αυτές δείχνουν πόσο σημαντική είναι η συνεργασία και η συνεχής αναβάθμιση των ανιχνευτών μας· κάθε νέο σήμα ανοίγει ένα παράθυρο στη φύση των μαύρων τρυπών και στους θεμελιώδεις νόμους του Σύμπαντος».
