Najnovija istraživanja sa Sveučilišta Princeton mogla bi donijeti revolucionarne pomake u prepoznavanju crnih rupa putem gravitacijskih valova. Znanstvenici su po prvi puta temeljito proučili signale emitirane od hipotetskih objekata koji oponašaju crne rupe, što bi moglo omogućiti preciznije razlikovanje ovih objekata od pravih crnih rupa. Oponašatelji crnih rupa su teoretski astronomski objekti koji svojim ponašanjem nalikuju crnim rupama, posebno u načinu na koji emitiraju gravitacijske valove i utječu na okolne objekte. Za razliku od crnih rupa, ovi objekti nemaju horizont događaja, točku bez povratka izvan koje ništa, pa ni svjetlost, ne može pobjeći.
Nova otkrića u razlikovanju crnih rupa i njihovih oponašatelja
Istraživanje, koje vodi dr. Nils Siemonsen, znanstveni suradnik na Princetonu, fokusira se na specifičnu vrstu oponašatelja crnih rupa poznatu kao bozon zvijezde. Njegov rad, objavljen u časopisu Physical Review Letters, naglašava da bi ključ za razlikovanje ovih objekata od crnih rupa mogao ležati u analizi gravitacijskih valova koji se emitiraju tijekom sudara i spajanja bozon zvijezda.
“Bozon zvijezde, koje se sastoje od subatomskih čestica zvanih bozoni, ponašaju se slično crnim rupama, ali nedostaje im ključna karakteristika – horizont događaja. Promatranjem ovih gravitacijskih valova, možemo potencijalno razlikovati crne rupe od objekata koji oponašaju njihova svojstva,” izjavio je dr. Siemonsen.
Bozon zvijezde: kandidati za oponašatelje crnih rupa
Bozon zvijezde su formirane od skalarnog bozona poput hipotetskog aksiona, čestica bez spina, što znači da nemaju unutarnji kutni moment. Ove čestice tvore gravitacijski stabilnu konfiguraciju bez potrebe za jakim interakcijama među česticama. Prethodna istraživanja pokazala su da spajanje sustava dviju bozon zvijezda uzrokuje emisiju gravitacijskih valova, valova u prostor-vremenu koje uzrokuju nasilni astronomski procesi. Iako su ovi valovi naizgled slični onima koje emitiraju crne rupe, razlika postaje vidljiva nakon što svjetlost pređe promjer oponašatelja, odnosno bozon zvijezde. Kod oponašatelja crnih rupa, ovi signali se manifestiraju kao ponavljajući gravitacijski eho.
Napredak kroz nelinearno modeliranje
Kako bi prevladao ograničenja prijašnjih studija, dr. Siemonsen je koristio napredne numeričke simulacije za rješavanje Einstein-Klein-Gordonovih jednadžbi, koje opisuju evoluciju skalarnih polja poput onih u bozon zvijezdama. Ova metoda omogućila je detaljnu analizu spajanja manjeg bozon zvijezdanog sustava s većim i kompaktnijim objektima.
“Oponašatelj crne rupe može se formirati samo pod specifičnim uvjetima tijekom spajanja dviju bozon zvijezda, a simulacija tih uvjeta predstavlja veliki izazov zbog složenosti matematičkih modela,” pojasnio je dr. Siemonsen.
Rezultati istraživanja pokazali su da signali gravitacijskih valova nakon spajanja bozon zvijezda sadrže neočekivane komponente, uključujući impulzivne valove i dugovječne gravitacijske signale, što nije prisutno kod spajanja crnih rupa. Ovi nalazi mogu poslužiti kao osnova za buduća istraživanja gravitacijskih valova usmjerena na testiranje crnih rupa.
“Crne rupe se brzo stabiliziraju nakon spajanja, dok oponašatelji crnih rupa mogu reemitirati dio raspoložive energije u obliku gravitacijskih valova tijekom duljeg razdoblja,” dodao je dr. Siemonsen, naglašavajući važnost daljnjih istraživanja kako bi se u potpunosti razumjeli oponašatelji crnih rupa i njihova ponašanja.
Ovo istraživanje predstavlja značajan korak naprijed u razumijevanju složenih fenomena u svemiru i otvara vrata za preciznije metode identificiranja crnih rupa putem gravitacijskih valova. Novi uvidi također postavljaju temelje za daljnja istraživanja i testiranja u ovom fascinantnom području astrofizike.
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
