2016.08.02. - Ősi fekete lyukak ütközését detektálta a LIGO?

Japán kutatók új eredménye szerint a LIGO által tavaly ősszel detektált gravitációs hullámokat ősi, az univerzumot létrehozó ősrobbanás után nem sokkal kialakult fekete lyukak összeolvadása generálhatta.

2016. február 11-én a LIGO-Virgo együttműködés bejelentette, hogy 2015. szeptember 14-én gravitációs hullámokat detektáltak. A mérések és modellek szerint a gravitációs hullámokat két, a Napnál nagyjából harmincszor nagyobb tömegű fekete lyuk összeolvadása generálta. Mivel a mai univerzumban nagyon kicsi az esélye ekkora tömegű fekete lyukak kialakulásának, a bejelentés után sok asztrofizikus kezdte el vizsgálni azt, hogy a hullámokat okozó összeolvadás résztvevői hogyan jöhettek létre, és hogyan alkottak egy kettőst.

A Takahiro Tanaka (Kyoto University) által vezetett kutatócsoport azzal a kiinduló feltételezéssel élt, hogy az ősi, közvetlenül az ősrobbanás után keletkezett fekete lyukak egyenletesen oszlanak el. Tanaka magyarázata szerint az univerzum a létrejötte után elképzelhetetlenül forró és sűrű volt, ebben a közegben pedig az ősi fekete lyukak ott alakulhattak ki, ahol az óriási sűrűség a fluktuációk miatt az átlagnál is nagyobb lett. Az ezeket létrehozó folyamat alapjaiban különbözik a már kialakult objektumokból létrejövő fekete lyukak keletkezésétől.

Összeolvadó feketelyuk-kettős sematikus rajza.
[Kyoto University]

Az általános relativitáselméletre támaszkodva a csoport becslést adott arra, hogy ma milyen gyakran következhet be fekete lyukak összeolvadása. Azt találták, hogy a LIGO-Virgo csoport összeolvadási ütemmel kapcsolatos észlelési adatai akkor lennének beilleszthetők ebbe a keretbe, ha az ilyen kettősök komponensei ősi fekete lyukak lennének, tömegük pedig csak az univerzum teljes sötétanyag-tartalmának ezred részét tenné ki.

Az ősi feketelyuk-kettősökkel sokat foglalkoztak az 1990-es években, az érdeklődés azonban megcsappant irántuk, amikor az észlelésekből kiderült, hogy a számuk korlátozott. 2015-ig senki nem talált egyetlen ilyen objektumot sem, így valószínű, hogy a LIGO-detektálások az elsők, amelyek ősi kettős fekete lyukak létezését jelzik. Tanaka magyarázata szerint az univerzum kezdeti időszakára vonatkozó modellek között még ma is erős verseny zajlik. Néhány jelzi az ősi fekete lyukak létezését, így a felfedezésük segítheti a világegyetem legkorábbi történéseinek felderítését. Ha elegendő megfigyelési adat gyűlik össze a feketelyuk-kettősökről, valószínűleg eldönthető lesz, hogy valóban ősi objektumokról van-e szó.

Az eredményeket részletező szakcikk a Physical Review Letters c. folyóiratban fog megjelenni.

Forrás:

• ScienceDaily 2016.07.27.