Gravitatsioonilaineid tekitavad kõik liikuvad massid, alates Maa võnkumisest ümber Päikese kuni teie liikumiseni oma igapäevaelus. Kuid hetkel on need gravitatsioonilained vaatlemiseks liiga väikesed. Gravitatsiooniobservatooriumid, nagu LIGO ja VIRGO, näevad ainult tugevaid gravitatsioonilaineid, mis tekivad tähemassiliste mustade aukude liitmisel.
Gravitatsioonilise ühinemise säuts on selge. Krediit: LIGO/Caltech/MIT/Chicago Ülikool (Ben Farr)
Mustade aukude ühinemise gravitatsioonisignaal on väga selge. Perioodiline laine tõuseb amplituudiga, kui kaks musta auku lähenevad spiraalile, mis lõpeb mustade aukude ühinemisel piiksumisega. Selle signaali suurus ja pikkus näitavad meile nii esialgsete kui ka lõplike mustade aukude suuruse. Kuid uued arvutisimulatsioonid leiavad signaalile nüansse, mis võiksid meile nende ühinemiste kohta veelgi rohkem rääkida.
Selles uues töös simuleeris meeskond nn asümmeetrilisi ühinemisi. Need on ühinevad binaarfailid, kus ühe musta augu mass on palju suurem kui teise. Need on astronoomide jaoks eriti huvitavad, kuna nende kiirgavad gravitatsioonilained võivad paljastada rohkem üksikasju kui sarnase massiga mustade aukude ühinemine. Kuna asümmeetriliste ühinemiste käigus kiirgavad gravitatsioonilained on samuti asümmeetrilised, võib tekkiv ühinenud must auk saada gravitatsioonilöögi, mis saadab selle algsest asukohast eemale. See võib olla põhjus, miks mõned galaktikad, näiteks Galaktika kolmnurk pole ülimassiivset musta auku.
Asümmeetrilised ühinemised võivad tekitada sekundaarseid gravitatsioonilainete piiksusi. Krediit: Calderon Bustillo et al
Kui meeskond vaatles gravitatsioonilöögiga simuleeritud ühinemisi, leidsid nad gravitatsioonilainete signaale mitme piiksuga. Ühinemine ise põhjustab esmase piiksumise, kuid asümmeetriline löök tekitab sekundaarseid säutse. Nende sirinate suurus ja ajastus sõltuvad löögi suunast ja ühinenud musta augu sündmuste horisondi dünaamikast, kui see muutub stabiilseks.
Praegused gravitatsiooniobservatooriumid võivad väga asümmeetrilises ühinemises tuvastada sekundaarset piiksumist, kuid nad ei näeks palju detaile. Plaanitud vaatluskeskused, nagu kosmosepõhine LISA programm, võiksid siiski teha. Piisava tundlikkusega võiksime isegi testida üht mustade aukude põhiideed, mida tuntakse karvadeta teoreemina. Teoreem väidab, et stabiilse musta augu sündmuste horisondil ei tohiks olla pinna detaile (või juukseid), mis võiksid paljastada selle ajalugu. Teisisõnu, sündmuste horisondi kuju sõltub ainult musta augu massist, pöörlemisest ja elektrilaengust. Üldrelatiivsusteooria ennustab, et juusteta teoreem on tõene, kuid mõned GR-i alternatiivid ennustavad teisiti.
Oleme alles gravitatsioonilainete astronoomia algfaasis. Selline töö näitab, et meil on selle põneva uue valdkonna kohta veel palju õppida.
Viide:Calderon Bustillo et al. ' Ühinemisjärgsed säutsud binaarsetest mustadest aukudest kui lõpliku musta augu horisondi sondidest .'Suhtlemise füüsika3, 176 (2020).
