Minden fekete lyuk ugyanolyan hangot ad ki

Titokzatosak, izgalmasak és ha túl közel érünk hozzájuk, végünk. A fekete lyukak a világegyetem legérdekesebb objektumai közé tartoznak. A gravitációs hullámdetektorokkal pedig kimutatható az a csiripelő hang, amelyet két fekete lyuk produkál, amikor összeolvadnak. Eddig körülbelül 70 ilyet észleltek.

A Heidelbergi Elméleti Tanulmányok Intézetének (HITS) kutatócsoportja most azt jósolja, hogy ebben a ‘hangokorkánban’ a csiripelés két egyetemes frekvenciatartományban fordul elő. A tanulmány a The Astrophysical Journal Letters című folyóiratban jelent meg.

Einstein már 100 évvel ezelőtt is feltételezte, de a gravitációs hullámok 2015-ös felfedezése a 2017-es fizikai Nobel-díjhoz vezetett, és elindította a gravitációs hullámok csillagászatának hajnalát. Amikor két csillagtömegű fekete lyuk összeolvad, növekvő frekvenciájú gravitációs hullámokat, úgynevezett csiripelő jeleket bocsátanak ki, amelyek a Földön is ‘hallhatók’. E frekvenciafejlődés (a csiripelés) megfigyeléséből a tudósok következtetni tudnak az úgynevezett ‘csiripelés tömegére’, amely a két különálló fekete lyuk tömegének matematikai kombinációja, írja a Phys.org.

Eddig azt feltételezték, hogy az összeolvadó fekete lyukaknak bármilyen tömegük lehet. A kutatócsoport modelljei azonban azt sugallják, hogy egyes fekete lyukak ‘szabvány’ tömegűek, amelyek aztán univerzális csiripelést eredményeznek.

“Az univerzális csiripelés nem csak arról árulkodik, hogyan alakulnak ki a fekete lyukak”, mondja Fabian Schneider, a HITS tanulmányának vezetője, “hanem arra is következtethetünk belőle, hogy mely csillagok robbanhatnak fel szupernóvaként”. Mindezek mellett betekintést nyújt a szupernóvák rejtelmeibe, a bizonytalan nukleáris és csillagfizikába, és új módot biztosít a tudósok számára az univerzum felgyorsult kozmológiai tágulásának mérésére.

A csillagok sorsának ‘súlyos’ következménye

A csillagtömegű fekete lyukak, amelyek tömege körülbelül a Napunk 3-100-szorosa, olyan hatalmas csillagok maradványai, amelyek nem szupernóvában robbannak fel, hanem fekete lyukakká omlanak össze. Az összeolvadó fekete lyukak elődei eredetileg kettős csillagrendszerekben születnek, és többször is cserélődik a részt vevő csillagok tömege: különösen mindkét fekete lyuk olyan csillagokból származik, amelyeket megszabadítottak a csillagkörüli burkuktól.

“A burokleválasztás súlyos következményekkel jár a csillagok végső sorsára nézve. Például megkönnyíti a csillagok szupernóva-robbanását, és fekete lyukakhoz vezet, ahogy azt most a szimulációink megjósolták”, mondja Philipp Podsiadlowski társszerző, az Oxfordi Egyetem munkatársa.

A “csillagtemető” gyorsan növekszik, köszönhetően a műszerek egyre növekvő érzékenységének és az ilyen objektumok keresésének. “A fekete lyukak és a csiripelés tömegeloszlásának bármilyen jellemzője sokat elárulhat arról, hogyan alakultak ki ezek az objektumok”, magyarázta Eva Laplace, a tanulmány harmadik szerzője.

Mi a helyzet a sokkal nagyobb tömegű fekete lyukakkal?

Az összeolvadó fekete lyukak felfedezése óta nyilvánvalóvá vált, hogy léteznek a Tejútrendszerünkben található fekete lyukaknál sokkal nagyobb tömegűek is. Ezek a fekete lyukak olyan csillagokból származnak, amelyek a mi Tejútrendszerünkben lévőktől eltérő kémiai összetételű csillagokból születtek. A HITS-csoport most ki tudta mutatni, hogy a közeli kettős rendszerekben levő csillagok kilencnél kisebb és 16 naptömegűnél nagyobb tömegű fekete lyukakat képeznek, de a kettő között szinte egyet sem.

Az összeolvadó fekete lyukak esetében a körülbelül kilenc és 16 naptömegű univerzális fekete lyukak tömege logikusan egyetemes csiripelést, azaz univerzális hangokat feltételez.

Érdemes elolvasni:

• Megoldódni látszik a Voyager 2 kálváriája, csak türelem kell hozzá
• Különleges csillagok szűkíthetik le a kört az idegen élet keresése során