LIGO misstänkte att svart hål avger ljus

För många miljarder år sedan två svarta hål mycket massivare än Solen, 31 och 19 solmassor varje sammanslagna i en avlägsen galax. 4 januari 2017 dessa gravitationella vågor färdas tvärsöver Universum med ljusets hastighet, äntligen gjort det till Jorden, där det pressas och sträckte planeten i flera atomer. Detta var tillräckligt för två LIGO detektorn i Washington och Louisiana plockade upp en signal och exakt återställd, vad som hände. För tredje gången i historien har vi observeras direkt gravitationella vågor. Under tiden, teleskop och observatorier runt om i världen, inklusive dem i omloppsbana runt Jorden, letar efter en helt annan ton: vilken typ av ljus eller elektromagnetiska strålning som dessa sammanslagning svart hål skulle ge.

Illustration av två överlåtande svart hål i samma viktklass till de sett i LIGO. Det förväntas att en sådan sammanslagning ska producera mycket lite elektromagnetiska signaler, men förekomsten av starkt upphettade ämnen nära kan ändra på det

Enligt våra bästa modeller i fysik, svarta hål bör avger inget ljus. En massiv singularity omgiven av en händelse horisonten, det kan avge gravitationella vågor på grund av den förändrade krökning av rumtiden, eftersom den kretsar kring en annan jätte massa, och den Allmänna relativitetsteorin innebär dessa. Eftersom gravitationell energi i form av strålning måste finnas någonstans att ta den sista svarta hålet efter koncentrationen kommer att vara ett par solmassor lättare mängden källan till dess ursprung. Detta är helt i linje med två andra fusioner, som följs av LIGO: ca 5% av den ursprungliga massan omvandlas till ren energi i form av gravitationen strålning.

Massor av kända binära system av svarta hål, inklusive tre bekräftade LIGO koncentrationen och en kandidat till fusionen

Men om det är något utanför dessa svarta hål, som ackretionsskiva, brandvägg, hårt skal, diffusa moln, eller något annat, acceleration och uppvärmning av detta material kan generera elektromagnetisk strålning föröknings-tillsammans med våra gravitationella vågor. Efter den första upptäckten av LIGO, Fermi Gamma-ray Burst Övervaka uppgav att det hade spelat in en våg är en hög energi, vilket sammanfaller med den tid som signalen gravitationella vågor. Tyvärr, ESA: s satellit-inte bara misslyckats med att bekräfta resultaten av Fermi, men forskare som arbetar där upptäckte en brist i Fermi-analys av sina data, helt misskrediterat deras resultat.

Sammanslagningen av två svarta hål ögon av konstnären, med disk, varemellan. Tätheten och energi i den frågan här borde vara tillräckligt för att skapa gammastrålning eller x-ray bursts, men vem vet vad moder natur

Den andra koncentrationen har inte visat sådana anspelningar på elektromagnetiska signaler, men det är inte förvånande att de svarta hålen hade en mycket mindre massa, så någon signal om att de skulle utfärdas skulle vara i motsvarande grad lägre i omfattning. Men den tredje fusion var också en större massa, mer jämförbara med första än andra. Även om “Fermi,” sade ingenting, och ESA Integrerad satellit-också tysta var de två tips att elektromagnetisk strålning kan ta plats. Den AGILA satellit-av den italienska rymdorganisationen visade en svag, kortlivade levande utbrott som inträffade i en halv sekund innan fusioner på LIGO, och x-ray -, radio-och optiska observationer i mängden identifierade konstigt.

Om något av detta skulle kunna vara kopplad till koncentrationen av svarta hål, det skulle vara helt otroligt. Vi vet så lite om svarta hål i Allmänhet, vad kan vi säga om att slå ihop dessa. Vi har aldrig sett dem med egna ögon, även om Event Horizon Telescope), som kommer att göra slutet av detta år. Vi just detta år fick reda på att svarta hål inte har fasta tankar kring event horizon, men detta faktum var statistiskt. Så när det kommer till möjligheten att svarta hål kan ha elektromagnetiska läckage, är att hålla ett öppet sinne.

Avlägsna massiv kvasarerna visa supermassiva svarta hål i sina kärnor, elektromagnetiska läckage är lätt att upptäcka. Men vi har ännu inte sett det överlåtande svart hål (särskilt med låga vikt, mindre än 100 solar) avger något som kan upptäckas

Tyvärr har inga av dessa observationer ger de data som behövs för att föra oss till det faktum att vi kan konstatera att svarta hål sammanslagning kan släppa ut något i det elektromagnetiska spektrumet. I Allmänhet är det svårt att få entydiga belägg för, eftersom även en dubbel-detektorer LIGO, som arbetar med otrolig precision, kan inte riktigt bestämma placeringen av signal av gravitationsvågor med större noggrannhet än stjärnbilden, eller tre. Eftersom gravitationsvågor och elektromagnetiska vågor rör sig med ljusets hastighet, är det extremt osannolikt att det kommer att vara nästan 24-timmars fördröjning mellan dessa två signaler. Dessutom, en övergående händelse inträffar på ett avstånd som inte tillåter att associera den med den gravitationella vågor.

Observation regionen Observatoriet AGILE vid tiden för observationerna LIGO, med möjlig placering av källan av gravitationsvågor, som visas i Magenta konturer

AGILE observationer kan möjligen antyda att det finns något intressant. På den tiden när den inspelade händelsen gravitationsvågor, AGILE var riktade till område av rymden som innehåller 36% av det studerade området LIGO. Enligt forskarna, “överskott upptäckts x-ray fotoner” dök upp någonstans ovanför den normala genomsnittliga bakgrunden. Men att titta på data, forskare först undrar hur de är övertygande?

På bara ett par sekunder innan sammanslagningen av LIGO de drog en intressant händelse, särskilt som E2 i de tre diagrammen ovan. Efter en fullständig analys, där de korrelerade det och se vilken typ av slumpmässiga variationer kan förekomma naturligt, de drog slutsatsen att med en sannolikhet på 99,9% var något intressant. Med andra ord, de såg verkliga signalen och inte en slumpmässig variation. I Universum av många föremål som avger gammastrålning och röntgenstrålning som utgör bakgrunden. Men är det möjligt att förknippa händelsen med allvar sammanslagning av två svarta hål?

Datorsimulering av två överlåtande svart hål med produktion av gravitationsvågor. Frågan är tillsammans med denna signal någon form av elektromagnetisk spike?

Om Ja, varför då göra för att andra inte ser detta? Just nu kan vi dra slutsatsen att om svarta hål hade en elektromagnetisk del kommer det:

  • mycket svag
  • är född endast vid låga energier
  • har inga ljusa optiska -, radio-eller gamma-ray-komponent
  • inte äga rum samtidigt med utsläpp av gravitationsvågor.

Binära svart hål med en massa på 30 sol, första inspelade med LIGO, det är svårt att fastställa utan direkt kollaps. Nu, när de var observerade två gånger, blev det tydligt att en sådan ett par svarta hål är ganska vanligt. Om de har elektromagnetisk strålning?

Dessutom, alla som vi ser är i kombination med det faktum att slå samman svarta hål inte har magnetiska delar. Men kan det vara för att vi har inte tillräckligt med data? Om vi bygger fler detektorer för gravitationsvågor, som vi kommer att se fler sammanslagningar av svarta hål av hög massa, bättre definiera deras placering, se mer övergångsbestämmelser evenemang — kan vi inte vet svaret på denna fråga. Om uppdraget och Observatoriet, som ska samla in sådana uppgifter, kommer att byggas, uppdrag och upp i rymden, om det behövs, i 15 år har vi få vetenskapliga bekräftelse.

LIGO misstänkte att svart hål avger ljus
Ilya Hel


Date:

by