Δύο ανεξάρτητες ομάδες έχουν δείξει ότι τα βαρυτικά κύματα που προέρχονται από τα παραμορφωμένα υπολείμματα των συγχωνεύσεων μαύρων τρυπών θα πρέπει να αλληλεπιδρούν με τον εαυτό τους. Συμπεριλαμβάνοντας αυτά τα μη γραμμικά εφέ στα μοντέλα τους, μια ομάδα, με επικεφαλής Κίφ Μίτμαν στο Caltech, ανακάλυψαν ότι μπορούσαν να αναπαράγουν σήματα βαρυτικών κυμάτων από προσομοιωμένες μαύρες τρύπες που «κουδουνίζουν» έως και 100 φορές με μεγαλύτερη ακρίβεια από προηγούμενες προσεγγίσεις. Η άλλη ομάδα κατέληξε σε παρόμοιο συμπέρασμα και οδηγήθηκε από Mark Ho-Yeuk Cheung στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins
Μετά τη βίαιη και ενεργητική συγχώνευση δύο μαύρων οπών, η παραμορφωμένη μαύρη τρύπα που δημιουργείται πρέπει γρήγορα να εγκατασταθεί σε κατάσταση ισορροπίας. Για να φτάσει σε αυτή τη σταθερή κατάσταση, το αντικείμενο απελευθερώνει κολοσσιαίες ποσότητες ενέργειας με τη μορφή βαρυτικών κυμάτων (GWs), σε μια διαδικασία που ονομάζεται περιστροφή της μαύρης τρύπας.
Το 1973, μια ομάδα με επικεφαλής τον Saul Teukolsky ήταν ο πρώτος που μοντελοποίησε GWs από το ringdown – περισσότερα από 40 χρόνια πριν από τα πρώτα GW από τη συγχώνευση μαύρων τρυπών εντοπίστηκαν από το παρατηρητήριο LIGO. Ωστόσο, εκείνη την εποχή, ο Teukolsky και οι συνεργάτες του εξέτασαν μόνο μικρές παραμορφώσεις σε υπολειπόμενες μαύρες τρύπες, κάτι που τώρα γνωρίζουμε ότι δεν είναι μια καλή περιγραφή του τι συμβαίνει μετά από μια συγχώνευση.
Μεγάλες παραμορφώσεις
«Επειδή οι συγχωνεύσεις μαύρων οπών είναι τόσο βίαιες, οι παραμορφώσεις της τελικής μαύρης τρύπας είναι συχνά μεγάλες», εξηγεί ο Μίτμαν. «Αυτό σημαίνει ότι θα πρέπει να περιμένουμε μη γραμμικά αποτελέσματα [όπως] επιδράσεις από το GW που αλληλεπιδρά με τον εαυτό του καθώς διαδίδεται μέσω του χωροχρόνου κοντά στη μαύρη τρύπα, δημιουργώντας νέα κύματα».
Παρόλα αυτά, οι αστροφυσικοί έχουν μέχρι στιγμής πιστέψει ότι τα μη γραμμικά φαινόμενα πρέπει να είναι πολύ μικρά για να εμφανίζονται σε παρατηρήσιμα σήματα GW. Ως αποτέλεσμα, έχουν ακόμη εξετάσει μόνο τα γραμμικά φαινόμενα που υπολογίστηκαν από την ομάδα του Teukolsky.
Σε μια νέα μελέτη, οι Mitman, Teukolsky και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν μια πιο προηγμένη προσέγγιση για τη μοντελοποίηση των δαχτυλιδιών της μαύρης τρύπας. Μετά από πρόταση μέλους της ομάδας Μακαρένα Λάγος στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια, η ομάδα ανέπτυξε έναν νέο τρόπο για να εξετάσει πώς ένα μοντέλο θα μπορούσε να περιγράψει την αυτο-αλληλεπίδραση των GW που εκπέμπονται μετά από συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών.
Ο Λάγκος εξηγεί, «Έχουμε βελτιώσει το μοντέλο GW συμπεριλαμβάνοντας μη γραμμικές αλληλεπιδράσεις της βαρύτητας. Εξετάσαμε διάφορες αριθμητικές προσομοιώσεις συγχωνεύσεων μαύρης τρύπας, που περιέχουν τόσο γραμμικές όσο και μη γραμμικές αλληλεπιδράσεις. Στη συνέχεια ποσοτικοποιήσαμε πόσο καλά το μη γραμμικό μοντέλο μας αναπαρήγαγε τις προσομοιώσεις.»
Πιο ακριβές μοντέλο
Όπως ακριβώς προέβλεψαν, η νέα προσέγγιση της ομάδας τους επέτρεψε να αναπαράγουν ρεαλιστικά σήματα GW πολύ πιο κοντά από πριν. «Συμπεριλαμβάνοντας αυτόν τον μη γραμμικό όρο, αντί για τους πιο γνωστούς γραμμικούς όρους που βοήθησε να ανακαλύψει ο Teukolsky, μπορούμε να μοντελοποιήσουμε με πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια τα GW που δημιουργήθηκαν στις αριθμητικές μας προσομοιώσεις», συνεχίζει ο Mitman. «Αυτό σημαίνει ότι όταν οι μαύρες τρύπες φθάνουν σε μια σταθερή κατάσταση, αυτό το κουδούνισμα είναι μια μη γραμμική διαδικασία».
Αναλύοντας διάφορες προσομοιώσεις συγχωνεύσεων μαύρων οπών, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα μη γραμμικά φαινόμενα μπορούν να αντιπροσωπεύουν έως και το 10% των σημάτων GW – καθιστώντας τα πολύ πιο επιδραστικά από ό,τι είχαν υποθέσει προηγούμενες μελέτες. Συνολικά, αυτό σήμαινε ότι η ομάδα θα μπορούσε να μοντελοποιήσει τα ringdown της μαύρης τρύπας περίπου 100 φορές πιο ακριβή από τις καθαρά γραμμικές προσεγγίσεις.
Απαιτείται προσοχή κατά τη δοκιμή της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν χρησιμοποιώντας βαρυτικά κύματα
Η ομάδα με επικεφαλής τον Cheung κατέληξε σε παρόμοια συμπεράσματα και μαζί τα αποτελέσματα θα μπορούσαν να έχουν σημαντικές επιπτώσεις στην ικανότητα των αστρονόμων να διερευνούν τις εσωτερικές δομές των μαύρων οπών από τα σήματα GW που εκπέμπουν κατά τη διάρκεια των ringdowns. «Για να εξαγάγουμε φυσικές πληροφορίες από σήματα GW, χρειαζόμαστε πολύ ακριβή αναλυτικά μοντέλα που συνδέουν τις ιδιότητες των μαύρων οπών με τα χαρακτηριστικά του ανιχνευόμενου σήματος», εξηγεί ο Λάγκος. «Τα αποτελέσματά μας σημαίνουν ότι τα μη γραμμικά φαινόμενα είναι πραγματικά σημαντικά και θα είναι απαραίτητο να συμπεριληφθούν σε μελλοντικές ανιχνεύσεις GW».
Με την καλύτερη κατανόηση ότι το ringdown είναι μη γραμμικό στη φύση, η ομάδα ελπίζει ότι οι ανακαλύψεις τους θα μπορούσαν σύντομα να βοηθήσουν τους αστρονόμους να εξηγήσουν καλύτερα τις αινιγματικές συμπεριφορές των μαύρων τρυπών.
Ίσως το πιο σημαντικό, θα μπορούσαν επίσης να επιτρέψουν στους ερευνητές να δοκιμάσουν τη γενική θεωρία της σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν –η οποία διέπει τη δυναμική της μαύρης τρύπας– στα πιο ακραία περιβάλλοντα που είναι γνωστά στην αστροφυσική. Με την ακρίβεια που προσφέρουν τα μοντέλα της ομάδας, αυτές οι δοκιμές μπορεί τελικά να αποδειχθούν αρκετά αυστηρές ώστε να ωθήσουν τη θεωρία του Αϊνστάιν στα όριά της – κάτι που θα μπορούσε να επιτρέψει την εμφάνιση νέας και συναρπαστικής φυσικής. Ωστόσο, οι αστροφυσικοί θα πρέπει να περιμένουν μέχρι να κυκλοφορήσει η επόμενη γενιά παρατηρητηρίων GW, επειδή οι τρέχουσες εγκαταστάσεις LIGO–Virgo δεν αναμένεται να είναι σε θέση να ανιχνεύσουν μη γραμμικά φαινόμενα.
Η έρευνα περιγράφεται στο Επιστολές Επισκόπησης Φυσικής.
- SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
- Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
- πηγή: https://physicsworld.com/a/gravitational-waves-from-merging-black-holes-go-nonlinear/
- :είναι
- $UP
- 100
- a
- ικανότητα
- Ικανός
- Σχετικα
- Λογαριασμός
- ακριβής
- με ακρίβεια
- πραγματικά
- προηγμένες
- Μετά το
- Ποσά
- Ανάλυση
- Αναλυτικός
- και
- πλησιάζω
- προσεγγίσεις
- ΕΙΝΑΙ
- AS
- υποτίθεται
- At
- BE
- επειδή
- πριν
- συμπεριφορές
- Καλύτερα
- Μαύρη
- Μαύρη Τρύπα
- μαύρες τρύπες
- by
- υπολογίζεται
- που ονομάζεται
- CAN
- στενά
- συναδέλφους
- COLUMBIA
- Ελάτε
- συμπέρασμα
- Connect
- Εξετάστε
- θεωρούνται
- συνεχίζεται
- θα μπορούσε να
- δημιουργήθηκε
- Ρεύμα
- περιγράφουν
- περιγράφεται
- περιγραφή
- εντοπιστεί
- αναπτύχθηκε
- ανακαλύπτουν
- κατά την διάρκεια
- δυναμική
- αποτελέσματα
- ενεργοποιήσετε
- ενέργεια
- αρκετά
- περιβάλλοντα
- Ισορροπία
- συναρπαστικός
- αναμένω
- αναμένεται
- Εξηγήστε
- Εξηγεί
- εκχύλισμα
- άκρο
- Χαρακτηριστικά
- τελικός
- Τελικά
- Όνομα
- Εξής
- Για
- μορφή
- Βρέθηκαν
- από
- μελλοντικός
- General
- Γενική Θεωρία της Σχετικότητας
- παραγωγής
- γενεά
- Go
- καλός
- κυβερνά
- βαρυτική
- Βαρυτικά κύματα
- βαρύτητα
- συμβαίνει
- Έχω
- Ήρωας
- βοήθεια
- βοήθησε
- Τρύπα
- Τρύπες
- ελπίζει
- Πως
- Ωστόσο
- http
- HTTPS
- ιδέα
- εικόνα
- επιπτώσεις
- σημαντικό
- βελτιωθεί
- in
- περιλαμβάνουν
- Συμπεριλαμβανομένου
- ανεξάρτητος
- Με επιρροή
- πληροφορίες
- αλληλεπιδρούν
- αλληλεπιδρώντας
- αλληλεπιδράσεις
- εσωτερικό
- ζήτημα
- IT
- ΤΟΥ
- εαυτό
- jpg
- Ξέρω
- γνωστός
- Λάγος
- large
- Led
- όρια
- Κατασκευή
- max-width
- μέσα
- μέλος
- πηγαίνω
- Συγχώνευση
- συγχώνευση
- μοντέλο
- πρίπλασμα
- μοντέλα
- περισσότερο
- πλέον
- Nasa
- Φύση
- Κοντά
- απαραίτητος
- Ανάγκη
- Νέα
- επόμενη
- αντικείμενο
- αστεροσκοπείο
- of
- προσφέρονται
- ONE
- διαδικτυακά (online)
- ΑΛΛΑ
- φυσικός
- Φυσική
- Πλάτων
- Πληροφορία δεδομένων Plato
- Πλάτωνα δεδομένα
- ανάγκη
- ακριβώς
- Ακρίβεια
- προβλεπόμενη
- προηγούμενος
- καθετήρας
- διαδικασια μας
- ιδιότητες
- Αποδείξτε
- καθαρώς
- Σπρώξτε
- γρήγορα
- μάλλον
- φθάσουν
- ρεαλιστικός
- Δελτία
- έρευνα
- ερευνητές
- αποτέλεσμα
- Αποτελέσματα
- ανασκόπηση
- εγκατασταθούν
- θα πρέπει να
- δείχνουν
- παρουσιάζεται
- Σήμα
- σήματα
- παρόμοιες
- προσομοίωση
- small
- So
- μέχρι τώρα
- μερικοί
- κάτι
- Κατάσταση
- σταθερός
- Ακόμη
- μελέτες
- Μελέτη
- τέτοιος
- ομάδες
- όροι
- δοκιμή
- Δοκιμές
- δοκιμές
- ότι
- Η
- τους
- Τους
- τους
- Αυτοί
- Μέσω
- thumbnail
- ώρα
- φορές
- προς την
- μαζι
- πολύ
- αληθής
- κατανόηση
- πανεπιστήμιο
- διάφορα
- περιμένετε
- WAVE
- κύματα
- Τρόπος..
- ΛΟΙΠΌΝ
- Τι
- Ποιό
- θα
- με
- χρόνια
- zephyrnet