Două echipe independente au arătat că undele gravitaționale care emană din rămășițele distorsionate ale fuziunilor găurilor negre ar trebui să interacționeze cu ele însele. Prin includerea acestor efecte neliniare în modelele lor, o echipă, condusă de Keefe Mitman la Caltech, au descoperit că ar putea replica semnalele undelor gravitaționale de la găurile negre simulate „sunet” de până la 100 de ori mai precis decât abordările anterioare. Cealaltă echipă a ajuns la o concluzie similară și a fost condusă de Mark Ho-Yeuk Cheung la Johns Hopkins University
În urma îmbinării violente și energice a două găuri negre, gaura neagră distorsionată care este creată trebuie să se stabilească rapid într-o stare de echilibru. Pentru a ajunge la această stare de echilibru, obiectul eliberează cantități colosale de energie sub formă de unde gravitaționale (GWs), într-un proces numit ringdown al găurii negre.
În 1973, o echipă condusă de Saul Teukolsky a fost primul care a modelat GW-uri din ringdown – cu mai mult de 40 de ani înainte de primele GW-uri de la fuziunea găurilor negre au fost detectate de observatorul LIGO. Cu toate acestea, la acea vreme, Teukolsky și colegii au considerat doar mici distorsiuni ale găurilor negre rămase, ceva despre care știm acum că nu este o descriere bună a ceea ce se întâmplă după o fuziune.
Distorsiuni mari
„Deoarece fuziunile găurilor negre sunt atât de violente, distorsiunile găurii negre finale sunt adesea mari”, explică Mitman. „Aceasta înseamnă că ar trebui să ne așteptăm la efecte neliniare [cum ar fi] efecte de la GW care interacționează cu el însuși pe măsură ce se propagă prin spațiu-timp în apropierea găurii negre, generând noi valuri.”
În ciuda acestui fapt, astrofizicienii au susținut până acum ideea că efectele neliniare trebuie să fie prea mici pentru a apărea în semnalele GW observabile. Drept urmare, ei încă au luat în considerare doar efectele liniare calculate de echipa lui Teukolsky.
Într-un nou studiu, Mitman, Teukolsky și colegii săi au folosit o abordare mai avansată pentru modelarea găurilor negre. În urma unei sugestii din partea unui membru al echipei Macarena Lagos la Universitatea Columbia, echipa a dezvoltat o nouă modalitate de a analiza modul în care un model ar putea descrie auto-interacțiunea GW-urilor emise după fuziunile găurilor negre.
Lagos explică: „Am îmbunătățit modelul GW prin includerea interacțiunilor neliniare ale gravitației. Am luat în considerare diverse simulări numerice ale fuziunilor găurilor negre, care conțin atât interacțiuni liniare, cât și neliniare. Apoi am cuantificat cât de bine a reprodus modelul nostru neliniar simulările.”
Model mai precis
Așa cum au prezis, noua abordare a echipei le-a permis să reproducă semnalele GW realiste mult mai îndeaproape decât înainte. „Prin includerea acestui termen neliniar, mai degrabă decât termenii liniari mai familiari pe care Teukolsky i-a ajutat să-i descoperi, putem modela mult mai precis GW-urile create în simulările noastre numerice”, continuă Mitman. „Aceasta înseamnă că atunci când găurile negre sunet la o stare de echilibru, acea sunet este un proces neliniar.”
Analizând diferite simulări ale fuziunilor găurilor negre, cercetătorii au descoperit că efectele neliniare pot reprezenta până la 10% din semnalele GW – făcându-le mult mai influente decât au presupus studiile anterioare. În total, acest lucru a însemnat că echipa a putut modela găuri negre de aproximativ 100 de ori mai precise decât abordările pur liniare.
Este necesară prudență atunci când se testează relativitatea generală a lui Einstein folosind unde gravitaționale
Echipa condusă de Cheung a ajuns la concluzii similare și, împreună, rezultatele ar putea avea implicații importante pentru capacitatea astronomilor de a sonda structurile interioare ale găurilor negre din semnalele GW pe care le emit în timpul soneriei. „Pentru a extrage informații fizice din semnalele GW, avem nevoie de modele analitice foarte precise care conectează proprietățile găurilor negre la caracteristicile semnalului detectat”, explică Lagos. „Rezultatele noastre înseamnă că efectele neliniare sunt de fapt importante și vor fi necesare pentru a fi incluse în viitoarele detecții GW.”
Cu o mai bună înțelegere a faptului că ringdown-ul este de natură neliniară, echipa speră că descoperirile lor ar putea ajuta în curând astronomii să explice mai bine comportamentele enigmatice ale găurilor negre.
Poate cel mai important, ar putea, de asemenea, să permită cercetătorilor să testeze teoria generală a relativității a lui Albert Einstein – care guvernează dinamica găurilor negre – în cele mai extreme medii cunoscute de astrofizică. Cu precizia oferită de modelele echipei, aceste teste s-ar putea dovedi în sfârșit suficient de stricte pentru a împinge teoria lui Einstein la limite – ceea ce ar putea permite apariția unei fizici noi și incitante. Cu toate acestea, astrofizicienii vor trebui să aștepte până când următoarea generație de observatoare GW va intra online, deoarece actualele facilități LIGO-Virgo nu sunt de așteptat să fie capabile să detecteze efecte neliniare.
Cercetarea este descrisă în Scrisori de revizuire a fizicii.
- Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
- Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
- Sursa: https://physicsworld.com/a/gravitational-waves-from-merging-black-holes-go-nonlinear/
- :este
- $UP
- 100
- a
- capacitate
- Capabil
- Despre Noi
- Cont
- precis
- precis
- de fapt
- avansat
- După
- Sume
- Analizand
- Analitic
- și
- abordare
- abordari
- SUNT
- AS
- asumat
- At
- BE
- deoarece
- înainte
- comportamente
- Mai bine
- Negru
- Black Hole
- găuri negre
- by
- calculată
- denumit
- CAN
- îndeaproape
- colegii
- COLUMBIA
- cum
- concluzie
- Conectați
- Lua în considerare
- luate în considerare
- continuă
- ar putea
- a creat
- Curent
- descrie
- descris
- descriere
- detectat
- dezvoltat
- descoperi
- în timpul
- dinamică
- efecte
- permite
- energie
- suficient de
- medii
- Echilibru
- captivant
- aștepta
- de aşteptat
- Explica
- explică
- extrage
- extremă
- DESCRIERE
- final
- În cele din urmă
- First
- următor
- Pentru
- formă
- găsit
- din
- viitor
- General
- Teoria generală a relativității
- generator
- generaţie
- Go
- bine
- guvernează
- gravitaționale
- Valuri gravitationale
- gravitate
- se întâmplă
- Avea
- Held
- ajutor
- a ajutat
- Gaură
- găuri
- speranțe
- Cum
- Totuși
- http
- HTTPS
- idee
- imagine
- implicații
- important
- îmbunătățit
- in
- include
- Inclusiv
- independent
- Influent
- informații
- interacţiona
- interacționând
- interacţiuni
- interior
- problema
- IT
- ESTE
- în sine
- jpg
- Cunoaște
- cunoscut
- Lagos
- mare
- Led
- Limitele
- Efectuarea
- max-width
- mijloace
- membru
- Îmbina
- Fuziune
- care fuzionează
- model
- modelare
- Modele
- mai mult
- cele mai multe
- NASA
- Natură
- În apropiere
- necesar
- Nevoie
- Nou
- următor
- obiect
- observator
- of
- oferit
- ONE
- on-line
- Altele
- fizic
- Fizică
- Plato
- Informații despre date Platon
- PlatoData
- precis
- tocmai
- Precizie
- a prezis
- precedent
- sondă
- proces
- proprietăţi
- Dovedi
- pur
- Împinge
- repede
- mai degraba
- ajunge
- realist
- Lansări
- cercetare
- cercetători
- rezultat
- REZULTATE
- revizuiască
- rezolva
- să
- Arăta
- indicat
- Semnal
- semnalele
- asemănător
- simulare
- mic
- So
- până acum
- unele
- ceva
- Stat
- constant
- Încă
- studiu
- Studiu
- astfel de
- echipă
- echipe
- termeni
- test
- Testarea
- teste
- acea
- lor
- Lor
- se
- Acestea
- Prin
- miniatura
- timp
- ori
- la
- împreună
- de asemenea
- adevărat
- înţelegere
- universitate
- diverse
- aștepta
- Val
- valuri
- Cale..
- BINE
- Ce
- care
- voi
- cu
- ani
- zephyrnet