Godine 2023. zabeležen je dramatičan kosmički događaj. Dve neobično velike crne rupe sudarile su se na udaljenosti od oko 7 milijardi svetlosnih godina od Zemlje, a njihova veličina i brza rotacija odmah su otvorile brojna pitanja.
Astrofizičari su konačno otkrili iznenađujući mehanizam iza rekordnog sudara crnih rupa uočen 2023. godine, otkrivajući da snažna magnetska polja mogu oblikovati nastanak i rotaciju neobično masivnih crnih rupa. Niz detaljnih simulacija koje su sproveli u Institutu Flatiron pokazale su da magnetska polja mogu proizvesti crne rupe s masama za koje se smatralo da su uglavnom nedostižne, piše SciTechDaily. Godine 2023. zabeležen je dramatičan kosmički događaj. Dve neobično velike crne rupe sudarile su se na udaljenosti od oko 7 milijardi svetlosnih godina od Zemlje, a njihova veličina i brza rotacija odmah su otvorile brojna pitanja. Naime, nije se očekivalo da se nebeska tela s takvim karakteristikama mogu formirati u svemiru.
Sudar iz 2023, danas poznat pod oznakom GW231123, detektovala je saradnja LIGO-Virtgo-KAGRA, koja koristi opservatorije gravitacionih talasa za merenje malih poremećaja u prostor-vremenu uzrokovanih masivnim kosmičkim kretanjima. Naučnici isprva nisu shvatili kako su se formirale tako teške i brzorotirajuće crne rupe. Masivne zvezde obično završavaju svoj život u eksplozijama supernove koje za sobom mogu ostaviti crnu rupu. Međutim, zvezde unutar određenog raspona mase proizvode takozvanu supernovu s nestabilnošću parova – snažnu eksploziju koja potpuno uništi zvezdu, ne ostavljajući ništa iza sebe.
„Kao rezultat ovih supernova ne očekujemo da će se crne rupe formirati između otprilike 70 do 140 puta mase Sunca”, kaže Ore Gotlib, astrofizičar iz Centra za računarsku astrofiziku (CCA) u Institutu Flatiron. „Stoga je bilo zbunjujuće videti crne rupe s masama unutar ovog jaza.” Jedna od mogućnosti bila je da su nastale spajanjem manjih crnih rupa, no to se objašnjenje činilo malo verovatnim jer takvi događaji obično poremete rotaciju konačne crne rupe, dok su se one u ovom sudaru vrtele brže od bilo kojih prethodno izmerenih.
Istraživači iz CCA, u saradnji s međunarodnim kolegama, prepoznali su moguće objašnjenje. Njihove detaljne simulacije što prate evoluciju od rođenja matičnih zvezda do konačnog kolapsa, otkrile su ključni faktor koji su ranije studije propustile: uticaj magnetskih polja. „Niko nije to razmatrao kako smo mi; prethodno su astronomi samo išli prečicama i zanemarivali magnetska polja”, didaje Gotlib, glavni autor nove studije. „Ali kada uzmete u obzir magnetska polja, zapravo možete objasniti poreklo ovog jedinstvenog događaja.”
Gotlib i saradnici sproveli su računarske simulacije u dve faze. Prvo su simulirali divovsku zvezdu 250 puta masivniju od Sunca kroz ceo njen životni vek. Do trenutka supernove zvezda se smanjila na 150 Sunčevih masa, što je smešta tik iznad masenog jaza i čini dovoljno velikom da iza sebe ostavi crnu rupu. Nakon što se zvezda uruši i formira crnu rupu, preostali materijal formira rotirajući disk koji ubrzava vrćenje crne rupe. Tu na scenu stupaju magnetska polja – ona vrše pritisak na disk, izbacujući deo materijala brzinom bliskoj brzini svetlosti. Ti odlivi smanjuju količinu materijala koji na kraju upada u crnu rupu.
Što su magnetska polja jača, to je učinak veći. U ekstremnim slučajevima, čak polovina izvorne mase zvezde može biti izbačena. U simulacijama magnetska polja su na kraju stvorila crnu rupu čija je masa bila unutar spornog jaza u masi. „Otkrili smo da postojaenje rotacije i magnetskih polja može fundamentalno promeniti postkolapsnu evoluciju zvezde, čineći masu crne rupe potencijalno znatno manjom od ukupne mase zvezde u kolapsu”, objašnjava Gotlib.
Rezultati sugeriršu neposrednu vezu između mase crne rupe i brzine njene rotacije. Jaka magnetska polja usporavaju crnu rupu i smanjuju joj masu, stvarajući lakše i sporije rotirajuće crne rupe. Slabija polja, s druge strane, omogućuju nastanak težih i brže rotirajućih crnih rupa. Iako astronomi još nemaju druge slučajeve na kojima bi mogli posmatrački testirati ovu vezu, nadaju se da će buduća osmatranja potvrditi ovaj obrazac. Simulacije takođe pokazuju da formiranje ovakvih crnih rupa stvara bljeskove gama-zraka. Potraga za tim signalima pomogla bi da se potvrdi predloženi proces i otkrije koliko su česte ovakve masivne crne rupe u svemiru, što bi astronomima pružilo dublje razumevanje fundamentalne fizike crnih rupa. Pogledajte video: https://www.youtube.com/watch?v=d76jy6Mid8M).
(Ilustracija LIGO)
(Indeks)
