در جستجوی سیاه‌چاله‌های “سلسله مراتبی”

اعتبار: دامنه عمومی CC0

سیاهچاله‌ها که با سیگنال موج گرانشی آنها در هنگام برخورد با سیاهچاله‌ها شناسایی می‌شوند، می‌توانند محصول برخوردهای والدهای خود باشند. تاکنون تنها به چنین رویدادی اشاره شده است، اما دانشمندان دانشگاه بیرمنگام در انگلیس و دانشگاه نورث وسترن در ایالات متحده معتقدند که ما در حال ردیابی اولین سیاه‌چاله‌های “سلسله مراتبی” هستیم.

در یک مقاله مروری، منتشر شده در Nature Astronomy، دکتر داوید گروسا، از دانشگاه بیرمنگام و دکتر مایا فیشباخ از دانشگاه نورث وسترن، نشان می‌دهد که یافته‌های نظری اخیر همراه با مدل‌سازی اخترفیزیکی و داده‌های ثبت شده موج گرانشی، دانشمندان را قادر به تفسیر دقیق سیگنالهای موج گرانشی ناشی از این وقایع می‌کند.

از زمان شناسایی اولین موج گرانشی توسط آشکارسازهای LIGO و Virgo در سپتامبر 2015، دانشمندان به طور فزاینده‌ای تفسیرهای ظریف و پیچیده‌ای از این سیگنال‌ها تولید کرده‌اند.

اکنون فعالیت‌های شدیدی برای اثبات وجود به اصطلاح “ادغام‌های سلسله مراتبی” وجود دارد اگرچه تصور می‌شود که شناسایی GW190521 در سال 2019 – پرجرم‌ترین ادغام سیاهچاله‌ای که هنوز شناسایی شده است – امیدوار کننده ترین نامزد این نوع تاکنون است.

دکتر جروسا می‌گوید: “ما معتقدیم که بیشتر امواج گرانشی تاکنون کشف شده در نتیجه برخورد سیاهچاله‌های نسل اول است.” “اما ما فکر می‌کنیم که احتمال زیادی وجود دارد که دیگران بقایای ادغام‌های قبلی را داشته باشند. این رویدادها دارای امضای متمایز موج گرانشی هستند که نشانگر جرم‌های بالاتر و چرخشی غیرمعمول ناشی از برخورد والدین آنها است.”

درک ویژگی‌های محیطی که چنین اشیایی ممکن است در آن تولید شود نیز به جستجو کمک می‌کند. محیطی با تعداد زیادی سیاهچاله و فضایی که به اندازه کافی متراکم باشد لازم است تا سیاهچاله‌ها پس از ادغام حفظ شوند و دوباره ادغام شوند.

این مکان می‌تواند به عنوان مثال، خوشه‌های ستاره‌ای هسته‌ای یا دیسک‌های برافزایشی – حاوی جریان گاز، پلاسما و سایر ذرات – باشد که مناطق فشرده‌ در مرکز کهکشانها را احاطه کرده است.

دکتر فیشباخ می‌گوید: “همکاری LIGO و Virgo بیش از 50 رویداد موج گرانشی را کشف کرده است.” “این تعداد در طی چند سال آینده به هزاران عدد گسترش خواهد یافت و به ما فرصت‌های بیشتری برای کشف و تأیید اشیا غیرمعمول مانند سیاه‌چاله‌های سلسله مراتبی در جهان را می‌دهد.”

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

On the hunt for ‘hierarchical’ black holes

by University of Birmingham

https://phys.org/news/2021-07-hierarchical-black-holes.html