Hasonló a hasonlóval: az összeolvadó feketelyuk-kettősök eredete

3342

Egy új kutatás szerint az összeolvadó feketelyuk-kettősök hasonló tömegű fekete lyukakból állnak, ami arra utal, hogy eredetileg óriáscsillag-kettősök voltak.

Az amerikai Lézer-Interferometriás Gravitációshullám Obszervatórium (LIGO) és az olaszországi Virgo interferométer egyre több összeolvadó feketelyuk-kettőst talál. Vajon van valami közös ezekben az objektumokban, vagy véletlenszerűen kerülnek egymás mellé?

Illusztráció egy összeolvadó feketelyuk-kettősről. A LIGO az első két megfigyelési körben tíz ilyen eseményt fedezett fel. (Forrás: SXS Lensing)

A feketelyuk-kettősök kialakulása máig nyitott kérdés, amelyet tovább bonyolít, hogy az ilyen fekete lyukak tömege nagyobb, mint várták. Egyes csillagászok szerint a feketelyuk-kettősök eredetileg nagy tömegű csillagpárok voltak, míg mások szerint sűrű csillagpopulációkban állnak párba a fekete lyukak. Van egy olyan elmélet is, amely szerint a kettősöket alkotó fekete lyukak már a korai Világegyetemben is ebben a formában léteztek – tehát nem voltak korábban csillagok –, és később így váltak kettősökké.

Művészi illusztráció két fekete lyuk összeolvadásáról. (Forrás: LIGO / T Pyle)

A feketelyuk-kettősök összeolvadása remek lehetőség arra, hogy magát a kettőst vizsgáljuk: az összeolvadó fekete lyukak egyes tulajdonságait (mint például a tömegüket) megismerhetjük az esemény által kiváltott gravitációs hullámokból. A LIGO és a Virgo az első két megfigyelési körben tíz feketelyuk-kettős összeolvadását fedezte fel. A megfigyelt fekete lyukak tömege 18 és 84 naptömeg közé esett.

Maya Fishbach és Daniel Holz, a Chicagói Egyetem munkatársai a feketelyuk-kettősök tömegét vizsgálták, és arra jutottak, hogy a kettősöket alkotó fekete lyukakban sokkal több lehet a közös, mint eddig hittük.

A kutatók a feketelyuk-kettősöket a fekete lyukak tömegeloszlása alapján vizsgálták. Három lehetséges modellt vizsgáltak:

  1. A feketelyuk-tömegek eloszlását csak a minimum és a maximum tömegek határozzák meg.
  2. A feketelyuk-tömegek eloszlását a minimum és maximum tömegek, és a feketelyuk-kettőst alkotó fekete lyukak tömege közötti arány határozza meg.
  3. A feketelyuk-tömegek eloszlását a minimum és maximum tömegek, a kettőst alkotó fekete lyukak tömege közötti arány és a feketelyuk-kettős teljes tömege határozza meg.
A grafikonon a fekete lyukak becsült tömegét látjuk kékkel jelölve, hibahatárok nélkül. Az adatok a LIGO első két megfigyelési köréből származnak. Amikor figyelembe vesszük a bizonytalanságokat, mind a tíz, LIGO által észlelt rendszerben egyenlőek lehetnek az égitestek tömegei. (LIGO-Virgo / Frank Elavsky / Northwestern U.)

A modelleket Fishback és Holz összevetette mind a tíz elérhető feketelyuk-kettős összeolvadásával, és két fő megállapítást tettek: a véletlenszerű párosítások alapvetően hátrányos helyzetben vannak, valamint a kettősöket alkotó fekete lyukak tömege ötször nagyobb eséllyel hasonló, mint nem. Azt is megállapították, hogy a rendszer teljes tömege nem játszik fontos szerepet a fekete lyukak párba állásánál.

A feketelyuk-kettős kialakulási modellek, amelyek hasonló tömegű fekete lyukakat adnak eredményül, általában azok, amelyek nagy tömegű csillagok kettőseivel indulnak. Ez nem zárja ki más kialakulási modellek lehetőségét, de a kutatók szerint a jövőbeni modellekben figyelembe kell vennünk a kettősöket alkotó fekete lyukak tömegének arányát.

Ez a kutatás természetesen csak tíz objektumon alapul. A LIGO és a Virgo további megfigyeléseket fog szállítani, amelyeknek hála a kutatók tovább dolgozhatnak.

Az eredményeket közlő szakcikk a The Astrophysical Journal Letters szaklapban jelent meg 2020 márciusában.

Forrás: Sky & Telescope

Hozzászólás

hozzászólás