Fizicienii au ascultat semnalul de la marginea unei găuri negre

Un eveniment de amploare în cosmos, identificat ca GW250114, a fost recent analizat de oamenii de știință, fiind caracterizat prin fuziunea a două găuri negre situate la circa 1,3 miliarde de ani-lumină de Pământ. Acest eveniment a fost însoțit de un semnal gravitațional remarcabil, extrem de clar, și a contribuit la avansarea cercetărilor privind proprietățile acestor fenomene extrem de complexe.

Detalii despre coliziunea cosmică

Cele două găuri negre implicate aveau mase cuprinse între 30 și 40 de ori mai mari decât cea a Soarelui. După ce s-au orbit reciproc cu viteze foarte mari, acestea au fuzionat, rezultând o gaură neagră și mai masivă. Evenimentul nu a generat lumină vizibilă, ci a produs unde gravitaționale, deformări minuscule ale spațiu-timpului care călătoresc prin Univers.

Semnalul gravitațional și descoperirea tehnologică

Detectorii LIGO au înregistrat schimbări extrem de mici, de ordinul fracțiunii din dimensiunea unui proton. Semnalul GW250114 s-a distins prin claritatea sa, fiind mai puțin afectat de zgomot, ceea ce a permis cercetătorilor să analizeze mai detaliat structura undei gravitaționale.

O componentă rar observată, numită „undă directă”, a fost identificată ca fiind aproape de momentul fuziunii. Acest semnal nerecurent păstrează urme ale proprietăților ultimei faze a formării găurii negre și oferă informații despre regiunea din apropierea orizontului evenimentelor, limita dincolo de care nimic nu se poate întoarce.

PUBLICITATE

Măsurarea „suprafaței” unei găuri negre

Găurile negre nu posedă o suprafață solidă, ci au o limită matematică și fizică cunoscută ca orizontul evenimentelor. Dacă un obiect depășește această limită, viteza necesară pentru a scăpa de gravitația sa ar fi mai mare decât viteza luminii, ceea ce este imposibil în Universul cunoscut.

Cercetătorii au estimat două proprietăți fundamentale ale orizontului: frecvența de rotație și intensitatea gravitației de suprafață. Frecvența de rotație indică cât de rapid se rotește regiunea din apropierea orizontului, în timp ce gravitația de suprafață reflectă severitatea efectului gravitațional.

Fenomenul de „frame dragging”

Un fenomen cheie observat este „tragearea spațiu-timpului”, sau „frame dragging”, care apare în cazul unei găuri negre rotative. Acesta descrie modul în care spațiu-timpul însuși este antrenat și devine co-rotativ în apropierea unei găuri negre care se rotește.

Pentru a ilustra, cercetătorii compară această situație cu o bilă plasată într-un vârtejur uriaș de apă, despre care se știe că se rotește mai rapid cu cât se apropie de centru. În cazul găurii negre, această rotație intensificată influențează modul în care spațiu-timpul se comportă vizavi de limitele sale extrem de intense.

În cadrul cercetării, fenomenele precum „frame dragging” și proprietățile undelor gravitaționale au fost studiate pentru a înțelege mai bine mecanismul de formare și evoluție a găurilor negre, precum și efectele lor asupra mediului din apropiere.

Aceste descoperiri continuă să contribuie la înțelegerea fenomenelor din universul extrem, prezentând noi perspective asupra comportamentului spațiului-timp și asupra limitei de ceea ce cunoaștem despre aceste corpuri cosmice.