Представиха 100 пъти по-точно моделиране на гравитационните вълни от сливането на черни дупки
Черните дупки – галактическите обекти, които значително към момента не са изцяло разбрани, очароват както начинаещите, по този начин и специалистите. Два екипа откриватели работят по едно и също време по един и същи въпрос: гравитационните талази, които се получават при сливането на черните дупки. Техните проучвания се чака да доведат до моделиране на гравитационните талази, което е 100 пъти по-точно от употребяваното сега и могат да обезпечат по-добро схващане на това впечатляващо събитие.
Сливането на две черни дупки е извънредно бурно събитие, което основава мощни гравитационни талази. Два екипа от учени от Калифорнийския софтуерен институт и Университета „ Джон Хопкинс “ са стигнали до сходно умозаключение, изследвайки тъкмо това събитие. Тези гравитационни талази, за които дълго време се считаше, че са „ линейни “, в действителност се популяризират в пространството по отчасти нелинеен метод. Тази информация им даде опция да изградят нови компютърни модели, които могат да се окажат скъпи за проучването на черните дупки. Изследването им е оповестено в списание Physical Review Letters.
Да си напомним, че черната дупка е стилен обект с гравитационно поле с толкоз огромна активност, че нито материята, нито излъчването могат да я изоставен. Следователно тя може да бъде следена единствено индиректно, заради което е получила мистериозния си прякор. Съществуват няколко типа черни дупки и разнообразни аргументи за тяхното формиране – не всички от тях са изцяло изяснени.
Възможно е също по този начин да има условия, при които две черни дупки се сливат: аргументите още веднъж могат да бъдат няколко, само че Силвен Шати, професор и астрофизик в CEA, разказва най-често срещаната обстановка в своята публикация по следния метод:
„ Две звезди, постоянно солидни, се зараждат в еднакъв междузвезден облак. По време на живота си те обменят материя и най-после колапсират една след друга във тип на две свръхнови, като по този метод образуват двойка черни дупки. След това двойката продължава да се движи непреклонно една към друга в продължение на няколко милиарда години, преди дефинитивно да се слее “.
По-горе е показан откъс от цифровата симулация на сливането на две черни дупки. Двойката черни дупки в орбита една към друга губят сила под формата на гравитационни талази. Двете звезди постепенно се доближават една към друга – събитие, което може да продължи милиарди години, преди внезапно да се форсира. За част от секундата двете черни дупки се сблъскват със скорост, равна на половината от скоростта на светлината, и се сливат в една черна дупка. Тази черна дупка е по-лека от сбора на двете първични черни дупки, тъй като част от тяхната маса (в този случай еквивалентът на 8 слънца, т.е. колосално количество енергия) е била превърната в гравитационни талази според известната формула на Айнщайн E=mc2. Именно този изблик на гравитационни талази бе регистриран от двата детектора Ligo (в САЩ) и Virgo (в Италия). При придвижването си тези талази уголемяват и свиват пространство-времето. По този метод всеки обект по пътя на гравитационната вълна трансформира дължината си: точно тези дребни промени бяха регистрирани от детекторите Ligo и Virgo. При този развой се реализира преконфигуриране на масата, заряда и въртенето на получената черна дупка.
Нелинейните резултати са известни, само че се са задоволително изучени
През 1973 година екип, управителен от Сол Теуколски, за пръв път моделира електромагнитните талази, които са резултат от това събитие. Изследователите обаче не взеха под внимание изкривяванията на вълните, които могат да зародят при сходно обединение. Оттогава насам по-нататъшните проучвания на черните дупки доведоха до разбирането, че тези изкривявания в действителност съществуват. Въпреки това те постоянно са били считани за незначителни и едва регистрирани в употребяваните до момента компютърни модели, споделят учените.
„ Тъй като сливанията на черните дупки са толкоз мощни, изкривяванията в крайната черна дупка постоянно са големи “, съобщи Кийф Митман, който управлява изследователския екип от Калтех, както се оповестява в публикацията на Physics World. „ Това значи, че би трябвало да чакаме нелинейни резултати, като да вземем за пример гравитационни талази, които взаимодействат сами със себе си, до момента в който се популяризират през пространство-времето наоколо до черната дупка, генерирайки нови талази “.
По тази причина две групи учени се заеха с създаването на нови модели за по-добро пресмятане на тези нелинейни резултати на гравитационните талази и към този момент имат огромен прогрес.
„ Усъвършенствахме модела на гравитационните талази, с цел да включим нелинейните гравитационни взаимоотношения. Разгледахме разнообразни цифрови симулации на сливания на черни дупки, съдържащи както линейни, по този начин и нелинейни взаимоотношения. След това оценихме до каква степен добре нашият нелинеен модел възпроизвежда симулациите “, разказва процеса Макарена Лагос, член на екипа на Кийф Митман в Колумбийския университет.
Проучването им демонстрира, че тези нелинейни резултати не могат да бъдат подценени. След като проучиха другите симулации на обединение на черни дупки, те пресметнаха, че тези процеси могат да бъдат причина за възникването на до 10% от сигналите за гравитационни талази. Като цяло те пресметнаха, че посредством поправяне на моделите посредством отчитане на нелинейните резултати е допустимо да се получат модели, които са към 100 пъти по-точни от съществуващите до момента. Анализът на тези талази би могъл да бъде ключът към по-добро схващане на държанието на черните дупки.
