Această gaură neagră chiar știe cum să lovească înapoi.
Oamenii de știință au observat recent două găuri negre care s-au unit într-una singură și, în acest proces, au primit o „lovitură” care a aruncat gaura neagră nou formată departe cu mare viteză. Acea gaură neagră a plecat cu aproximativ 5 milioane de kilometri pe oră, cu câteva milioane mai mult sau mai puțin, raportează cercetătorii într-un articol publicat în revista Physical Review Letters. Este incredibil de rapid: viteza luminii este de doar 200 de ori mai mare.
Undele din spațiu-timp, numite unde gravitaționale, au lansat gaura neagră în ieșirea sa rapidă. Pe măsură ce două găuri negre împerecheate se spiralează spre interior și se unesc, ele emit aceste unde, care întind și strâng spațiul. Dacă aceste unde gravitaționale sunt lansate în cosmos într-o direcție preferențială, gaura neagră se va retrage ca răspuns.
Este asemănător cu o armă care lovește înapoi după ce a tras un glonț, spune astrofizicianul Vijay Varma de la Institutul Max Planck pentru Fizică Gravitațională din Potsdam, Germania.
Observatoarele de unde gravitaționale LIGO și Virgo, situate în Statele Unite și Italia, au detectat ondulațiile spațio-temporale ale găurilor negre atunci când au ajuns pe Pământ pe 29 ianuarie 2020. Aceste unde au dezvăluit detalii despre modul în care găurile negre au fuzionat, sugerând că era probabilă o lovitură mare. În timp ce găurile negre orbitau una în jurul celeilalte, planul în care orbitau s-a rotit sau s-a precesat, similar cu modul în care un top se clatină în timp ce se rotește. Se așteaptă ca găurile negre în precesie să primească lovituri mai mari atunci când fuzionează.
Deci, Varma și colegii au aprofundat datele, măsurând dacă gaura neagră a primit un start. Pentru a estima viteza de lovire, cercetătorii au comparat datele cu diferite versiuni prezise ale fuziunilor găurilor negre, create pe baza simulărilor pe calculator care rezolvă ecuațiile relativității generale, teoria gravitației lui Einstein (SN: 2/3/21). Cercetătorii au constatat că reculul a fost atât de mare, încât gaura neagră a fost probabil ejectată din căminul său și a fost aruncată în fundul cosmic.
Grupurile dense de stele și găuri negre numite roiuri globulare sunt un loc în care se crede că găurile negre se asociază și fuzionează. Echipa a calculat că probabilitatea ca gaura neagră aruncată să rămână în interiorul unui cluster globular este de numai 0,5%. În cazul unei găuri negre într-un alt tip de mediu dens, numit „cluster stelar nuclear”, probabilitatea de a rămâne în zonă era de aproximativ 8%.
Marea evadare a găurii negre ar putea avea implicații mari. LIGO și Virgo detectează fuziunile de găuri negre de masă stelară, care se formează atunci când o stea explodează într-o supernovă și se prăbușește într-o gaură neagră. Oamenii de știință vor să înțeleagă dacă găurile negre care se asociază în aglomerări aglomerate ar putea să se asocieze din nou, trecând prin mai multe runde de fuziune. Dacă o fac, acest lucru ar putea ajuta la explicarea unor găuri negre surprinzător de voluminoase observate anterior în fuziuni (SN: 9/2/20). Dar dacă găurile negre care fuzionează sunt în mod obișnuit trimise cu rachete departe de casă, acest lucru ar face mai puțin probabile fuziunile multiple.
„Loviturile sunt foarte importante pentru a înțelege cum se formează găurile negre grele de masă stelară”, spune Varma.
Anterior, astronomii au adunat dovezi ale undelor gravitaționale care dau lovituri mari găurilor negre supermasive, bestiile mult mai mari care se găsesc în centrul galaxiilor (SN: 3/28/17). Dar această concluzie se bazează pe observații ale luminii, mai degrabă decât pe undele gravitaționale. „Undele gravitaționale, într-un fel, sunt mai curate și mai ușor de interpretat”, spune astrofizicianul Manuela Campanelli de la Rochester Institute of Technology din New York, care nu a fost implicată în noul studiu.
Datele LIGO și Virgo au dezvăluit deja unele dovezi ale găurilor negre care primesc mici lovituri. Noul studiu este primul care raportează utilizarea undelor gravitaționale pentru a detecta o gaură neagră care primește o lovitură mare.
Această lovitură mare nu este o surpriză, spune Campanelli. Predicțiile teoretice anterioare ale lui Campanelli și ale colegilor au sugerat că astfel de lovituri puternice erau posibile. „Este întotdeauna interesant când cineva poate măsura din observații ceea ce ai prezis din calcule.”