کشف چرخش سیاه چاله می تواند نسبیت عام و طول عمر ستاره ها را روشن کند.

به گفته ویجی وارما، عضو فوق دکتری فیزیک در کالج علوم و هنر، یکی از اهداف کلیدی نجوم امواج گرانشی، درک و توصیف چرخش های دوتایی سیاهچاله است.

با اندازه‌گیری جرم و سرعت چرخش سیستم‌های سیاه‌چاله دوتایی که در آن دو اجرام نجومی فوق فشرده به دور یکدیگر می‌چرخند، با استفاده از امواج گرانشی ساطع شده به هنگام ادغام اجرام، محققان می‌توانند بینشی در مورد سؤالات بزرگ‌تر در اخترفیزیک، از جمله نسبیت عام و طول عمر ستاره ها

در «چرخش جدید بر روی سیاهچاله‌های دوتایی LIGO-Virgo که در Physical Review Letters در 29 آوریل(9 ارديبهشت) 2021 منتشر شد، وارما و همکارانش روش جدیدی را برای مطالعه سیاه‌چاله‌های دوتایی با شناسایی هر یک از سیاه‌چاله‌های اجزای آن‌ها با چرخش‌هایشان پیشنهاد کردند. نسبت به جرم آنها - که منجر به بهبود اندازه گیری چرخش ها می شود. محققان از روش جدید برای تجزیه و تحلیل داده های سیاهچاله دوتایی جمع آوری شده توسط آشکارسازهای امواج گرانشی LIGO و Virgo استفاده کردند.
محققان نوشتند: «به‌جای تلاش برای شناسایی چرخش سنگین‌ترین و سبک‌ترین دو جسم، همانطور که معمولاً انجام می‌شود، ویژگی‌های اجسامی را با بالاترین و کمترین چرخش استنباط می‌کنیم.» این تمرکز مجدد بر روی چرخش سیاهچاله‌ها، به جای جرم آنها، اهمیت جدیدی به اندازه‌گیری‌های چرخشی در دوتایی‌ها می‌دهد که در آن‌ها جرم دو سیاه‌چاله تقریباً برابر است - «که به نظر می‌رسد اکثریت هستند».
یافته های آنها به طور بالقوه روش دانشمندان را برای مطالعه سیاهچاله ها تغییر می دهد، سیاهچاله هایی که بینشی از نسبیت عام و دانش ما در مورد تکامل ستارگان، در میان سایر سؤالات بزرگ، ارائه می دهند.
بیسکووانو گفت: «ما متوجه شدیم که برای سیستم‌هایی که دو سیاه‌چاله در دوتایی جرم‌های مساوی یا نزدیک به جرم دارند، اندازه‌گیری اسپین دشوار است. تیم این سوال را مجدداً مطرح کرد تا مستقیماً به چرخش سیاه‌چاله با بیشترین چرخش و سیاه‌چاله با کمترین چرخش نگاه کند.
وارما و همکارانش (نویسنده اصلی سیلویا بیسکووئانو، ماکسیمیلیانو ایسی و سالواتوره ویتال، همگی از موسسه فناوری ماساچوست) الهام گرفتند که این خط تحقیقاتی را در حین مطالعه داده‌های GW190521، یک سیستم سیاهچاله دوتایی که توسط LIGO، یک ابزار بسیار حساس شناسایی شده، دنبال کنند. که امواج گرانشی اجرام نجومی از جمله سیاهچاله ها را تشخیص می دهد. به گفته محققان، این سیستم به ویژه جالب است، زیرا عظیم‌ترین سیستمی است که تا به امروز شناسایی شده است، و همچنین شواهدی را برای امضای چرخشی منحصربه‌فردی که قبلا مشاهده نشده بود نشان می‌دهد.
وارما، کارشناس توسعه «مدل‌های جایگزین» که به محققان اجازه می‌دهد تعیین کنند، می‌گوید: «ما به‌ویژه به سیستم‌هایی علاقه‌مندیم که دارای چرخش هستند، زیرا اطلاعات اخترفیزیکی زیادی را حمل می‌کنند که می‌تواند به ما بگوید که چگونه این دوتایی‌ها در وهله اول شکل گرفته‌اند. ویژگی های سیاهچاله ها بر اساس شبیه سازی های ابر رایانه ای
وارما گفت سیاهچاله ها فوق العاده سنگین و متراکم هستند، معمولا 10 تا 30 برابر جرم خورشید هستند، گاهی اوقات سنگین تر، اما در فضایی به اندازه هاوایی جمع شده اند.
Biscoveanu اندازه‌گیری جرم و چرخش یک سیستم سیاه‌چاله دوتایی را با اندازه‌گیری دما و شیرینی دو آب میوه مقایسه کرد. او گفت: "شما دمای سردترین آبمیوه ای را که میل می کنید و شیرینی شیرین ترین آبمیوه را اندازه می گیرید." "شما سعی نمی کنید شیرینی سردترین آب میوه را اندازه گیری کنید، زیرا این یک سوال پیچیده است، به خصوص اگر دمای هر دوی آنها یکسان باشد."
محققان گفتند که پرس و جو در مورد سریعترین سیاهچاله در حال چرخش به محققان کمک می کند تا درباره سیستم های سیاهچاله دوتایی منفرد یا جمعیت کاملی از سیاهچاله های دوتایی، مانند آنهایی که از طریق امواج گرانشی توسط همکاری LIGO-Virgo مشاهده می شوند، اطلاعات بیشتری کسب کنند.
وارما گفت: «این پیامدهایی برای چگونگی تکامل ستارگان و تشکیل سیاه‌چاله‌ها دارد. ما می‌توانیم به مراحل اولیه تکامل برگردیم و سعی کنیم اسرار اخترفیزیک سیاه‌چاله را درک کنیم.»

های فن تک از شما دعوت می کند نظرات خود را در مورد این مقاله به اشتراک بگذارید