Najsilnejšie gravitačné vlny: Kolízia rotujúcich čiernych dier GW250114

Na začiatku tohto roka vedci detekovali najpresnejší signál gravitačných vĺn, aký bol doteraz zaznamenaný. Tento fenomenálny objav, označovaný ako GW250114, sa podarilo zachytiť obom ramenám Laserového interferometra gravitačných vĺn (LIGO) v amerických štátoch Washington a Louisiana. Nielenže ide o technický úspech, ale aj o mimoriadne dôležitú udalosť v astrofyzike, ktorá nám poskytla hlboké poznatky o čiernych dierach a ich interakciách vo vesmíre.

Čo sú gravitačné vlny?

Gravitačné vlny sú jemné, ale veľmi silné vlny v časopriestore, ktoré vznikajú pri akýchkoľvek akčných procesoch, ako sú kolízie čiernych dier, supernovy alebo fúzie neutronových hviezd. Predpovedal ich Albert Einstein v roku 1916 ako súčasť svojej teórie všeobecnej relativity. Tieto vlny sa šíria rýchlosťou svetla a nesú informácie o svojich zdrojoch. Detekcia gravitačných vĺn je preto revolučným krokom, ktorý nám umožňuje "počúvať" vesmír a získavať údaje o jeho najextrémnejších javoch.

Kolízia čiernych dier

GW250114 vznikol, keď sa dve čierne diery, každá s hmotnosťou približne 33-násobku hmotnosti Slnka, zrazili a spojili do jednej väčšej čiernej diery s hmotnosťou približne 63-násobku hmotnosti Slnka. Tento proces, známy ako fúzia čiernych dier, je jedným z najintenzívnejších fenoménov vo vesmíre. Pri takýchto kolíziách sa uvoľňuje obrovské množstvo energie vo forme gravitačných vĺn, ktoré dokážu prekonať miliardy svetelných rokov a stále sú dostatočne silné na to, aby ich vedci zachytili.

Tento konkrétny signál bol obzvlášť silný, a to umožnilo vedcom presne určiť nielen hmotnosť a spin čiernych dier, ale aj "zvonenie" konečnej čiernej diery po fúzii. Takéto "zvonenie" je zaujímavé, pretože sa jedná o oscilácie, ktoré nastávajú v dôsledku deformácie časopriestoru okolo čiernej diery.

Rotácia a spin čiernych dier

Spin čiernej diery je vlastnosť, ktorá sa týka jej rotácie. Rotujúce čierne diery, známe ako Kerrove čierne diery, majú zložitú štruktúru a ich gravitačné pole sa líši od nestarých alebo "neotáčajúcich" čiernych dier. Rotácia čiernej diery ovplyvňuje nielen jej vlastnosti, ale aj okolité prostredie, ako sú akrečné disky, ktoré môžu emitovať žiarenie v širokom spektre vlnových dĺžok.

Detekcia gravitačných vĺn GW250114 poskytla cenné údaje o spinových parametroch oboch čiernych dier. Zistenia naznačujú, že obidve čierne diery mali veľmi podobný spin, čo je zaujímavé, pretože to naznačuje, že mohli vzniknúť zo spoločného pôvodu, ako sú dvojhviezdne systémy, kde sa obidve hviezdy vyvinuli a zomreli v blízkosti seba.

Nové poznatky o horizonte udalostí

Jedným

z najzaujímavejších aspektov detekcie GW250114 je, že nám umožnila lepšie porozumieť vlastnostiam horizontu udalostí rotujúcich čiernych dier. Tento horizont, ktorý predstavuje hranicu, za ktorou už nie je možné uniknúť gravitačnému vplyvu čiernej diery, sa pre rotujúce čierne diery správa odlišne než pre tie, ktoré sa netočia. Zistenia naznačujú, že rotácia môže ovplyvniť nielen tvar a veľkosť horizontu, ale aj dynamiku materiálu okolo čiernej diery.

Vzhľadom na tieto nové poznatky je evidentné, že štúdium gravitačných vĺn otvára dvere k hlbšiemu porozumeniu nielen samotných čiernych dier, ale aj procesov, ktoré sa odohrávajú vo vesmíre. Detekcia GW250114 tak prispieva k nášmu poznaniu o vývoji a interakcii hmoty v extrémnych podmienkach, aké čierne diery predstavujú, a podčiarkuje význam pokračovania výskumu v tejto oblasti astrofyziky.