Fem uvanlige fakta om sorte hull som er "sett" av LIGO Observatory

14 September 2015, bare et par dager etter første aktivering, LIGO, jord gikk gjennom et gravitasjonsfelt bølge. Som milliarder av slike bølger som passerer Jorden gjennom sin historie, dette ble generert av vri, slå sammen og kollisjon av to massive sverhdorogih objekter langt utover vår galakse. Fra en avstand på mer enn en milliard lysår fikk vi et signal om fusjon av to sorte hull. Signalet, som beveger seg med lysets hastighet endelig nådd Jorden.

Og denne gangen var vi klare. Dual detektorer LIGO så ermene utvidet og krympet til subatomære størrelse, men det var nok til å gjøre laserstrålen flyttet og gjort den åpenbare endringen av forstyrrelser i bildet. For første gang, vi oppdaget en tyngdekraft bølge. Tre år senere, har vi funnet elleve av disse ti som kom fra svarte hull. Her er hva vi har lært.

Det Var to "kjøre" LIGO data: den første fra 12 September 2015 til 19 januar 2016 og det andre, med økt følsomhet, fra 30 November 2016 til 25 August 2017. Den siste lanseringen, i særdeleshet, ble holdt i forbindelse med JOMFRUEN detektor i Italia, som legges ikke bare en tredel detektor, men også i betydelig grad forbedret vår evne til å markere stedet for forekomsten av disse gravitasjonsbølger. LIGO er for tiden ikke er i arbeid, er stengt for renovering oppdateringer som vil gjøre det enda mer følsom. En ny økt av datainnsamlingen skal starte våren 2019.

November 30, LIGO vitenskapelig samarbeid har publisert resultatene av sine bedre analyse, som er følsom for de siste stadiene av fusjonen objekter med masse fra 1 til 100 solenergi.

Av 11 funn som har blitt gjort hittil, representerer 10 av sammenslåingen av sorte hull, og bare GW170817 er sammenslåingen av nøytron stjerner. Sammenslåingen av nøytron stjerner var nærmest oss — bare 130-140 millioner lysår. Den massive fusion GW170729 — vi har hørt fra en avstand på 9 milliarder år.

Disse To registrering er også den enkleste og mest vanskelig fusjon med dannelsen av gravitasjonsbølger: i GW170817 overfor et nøytron-stjerne med en masse på 1.46, og 1.27 sol og GW170729 møtt svart hull med en masse på 50.6, 34.3 solmasser.

Før du fem fantastiske fakta som vi har lært, takk til alle disse funnene.

#1. Stor er ikke alltid sett bedre

Den største sorte hull er den enkleste å se — og de er ikke mer enn 50 solmasser. Gravitasjonsbølger er gode fordi de er lettere å se fra langt unna enn lyskilde. Lys mister sin lysstyrke er proporsjonal med kvadratet av avstanden: en stjerne er ti ganger lenger unna, vil være hundre ganger svakere. Men gravitasjonsbølger er dempet proporsjonalt til avstand: sorte hull som er på denne avstanden, vil produsere 1/10 og ikke 1/100 signalstyrken.

Som et resultat, kan vi se en svært massive objekter på svært store avstander, men kan ikke se svart hull sammenslåing på 75, 100, 150 eller 200+ solmasser. Fra 20 til 50 solmasser — ganske vanlig, men over at vi har ikke sett noe ennå. Kanskje sorte hull som kommer fra supermassive stjerner er faktisk sjelden.

#2. Flere detektorer — bedre

å legge til en tredje detektor på samme tid forbedrer evnen til å bestemme posisjoner av objekter og øker hyppigheten av gjenkjenning. LIGO jobbet for ca 4 måneder i løpet av de første run og 9 måneder i løpet av det andre året. Men halvparten av påvisning skjedd i løpet av siste måned: hun jobbet med JOMFRUEN. I 2017 gravitasjons-bølge hendelser ble oppdaget i disse dager:

• 29. juli (sort hull av solens masse og 50.6 34.3),
• 9 Aug (sort hull av solens masse og 35.2 23.8),
• August 14 (sort hull av solmasser 30.7 og 25.3),
• August 17 (et nøytron star of solar masse 1.46, og 1.27),
• 18 Aug (sort hull av solmasser av 35.5 og 26.8),
• 23 August (sort hull av solens masse og 39.6 29.4).

I Løpet av denne siste måneden av observasjoner, finner vi fusjon mer enn en gang i uken. Kanskje når vi blir følsomme for store avstander og signalene mindre amplituder og massene, begynner vi å se en hendelse per dag i 2019.

#3. Sammenslåing sorte hull lyser Universet

Når sorte hull som vi fant, møtte, har de gitt ut mer energi på toppen enn alle stjernene i Universet sammen. Vår egen Sol er en standard som former vårt syn på andre stjerner. Det skinner så sterkt at dets totale energi produksjon til 4 x 10²⁶ BT er tilsvarende transformasjon av fire millioner tonn saken til ren energi hvert sekund.

I evaluering av ~10²³ stjerner i det observerbare Universet, total utgangseffekt på alle stjernene skinner på himmelen, høyere enn 10⁴⁹ watt til enhver tid: en enorm mengde energi, fordelt over hele plassen. Men i løpet av noen millisekunder under toppen av fusjoner av dobbel sort hull, hver av de 10 observerte hendelser fra synspunkt av energi, overskygget alle stjernene i Universet sammen. (Selv om dette tallet er relativt små). Det er ikke overraskende at de mest massive fusjoner toppet listen.

#4. Energi generatorer

Om lag 5% av den totale massen av både sorte hull er forvandlet til ren energi etter Einsteins formel E = mc² i løpet av disse fusjoner. Bølger i rom som produserer disse sammenslåing sorte hull, må være et sted for å få energi, og noe må komme fra massene seg sammenslåing sorte hull. I gjennomsnitt, på grunnlag av størrelsen av signaler av gravitasjonsbølger, som viså og gjenopprettet avstand, sorte hull miste omtrent 5% av den totale massen, som slår inn i gravitasjonsfelt bølge-energien i forbindelse med fusjonen.

• GW170608, sammenslåing svart hull med lavest masse, ble omgjort til 0,9 solmasser til energi.
• GW150914, den første utstråling av sorte hull, forvandlet 3.1 solmasser til energi.
• GW170729, den mest massive sorte hull, forvandlet en 4,8 solmasser til energi.

Disse hendelsene som kan gi opphav til bølger i rom-tid, representerer den mest energiske hendelser kjent siden Big Bang. De produserer mer energi enn noen nøytron-stjerners fusjoner, gamma-ray burst eller supernovae.

#5. Flere mindre — snart

Med alt som vi nå har sett, kan du forvente at vi vil se fusjoner av svart hull med mindre masse og større frekvens. Den mest massive oppkjøp av sorte hull produsere signaler med den største amplituden, slik at de er lettest å oppdage. Men gitt det faktum, hvordan er volum og avstand, dobbel avstand betyr åtte ganger volumet. Jo mer sensitive LIGO blir, jo lettere er det å oppdage massive objekter på større avstander enn i nærheten lav masse og objekter.

Vi vite at det finnes sorte hull på 7, 10, 15 eller 20 solmasser, men LIGO er lettere å oppdage mer massive sorte hull unna. Vi forventer at det er dobbelt sort hull med forskjellige massene: en av dem vil være mye mer omfattende enn den andre. Så snart forbedret vår følsomhet, forventer vi at det vil være flere, men det enkleste ville være å finne den mest massive. Vi forventer at de mest massive av dem vil dominere i første funn, samt "hot Jupiters" dominerte i den første søk av eksoplaneter. Som for hvordan vi skal forbedre søk-prosessen, vil vi finne flere sorte hull med mindre masse.

Når det ble annonsert om oppdagelsen av den første gravitasjonsbølger, sammen med denne født gravitasjonsfelt bølge astronomi. Folk har sammenlignet denne hendelsen med det faktum, når Galileo først slått seg teleskop inn i himmelen, men det er i virkeligheten mye mer. Som om våre himmelen var dekket med skyer, må vi først utviklet en enhet som gir deg mulighet til å se gjennom dem nok lys kilde av tyngdekraften: fusjoner av svarte hull eller nøytron stjerner. gravitasjonsfelt bølge astronomi lover å upend vårt syn på Universet, for å vise henne i et nytt lys. Og fremtiden har allerede kommet.

Klar til å høste sine frukter? Fortell oss i vår