ორის შერწყმა შავ ხვრელებად აქვს სამი ეტაპი: ინსპირაციული, შერწყმისა და დაბრუნების ფაზა. დამახასიათებელი გრავიტაციული ტალღები გამოიყოფა თითოეულ ფაზაში. ბოლო ringdown ფაზა არის ძალიან მოკლე და კოდირებს ინფორმაციას საბოლოო თვისებების შესახებ შავი ხვრელი. მონაცემთა ხელახალი ანალიზი ბინარიდან შავი ხვრელი შერწყმის მოვლენა GW190521-მა პირველად წარმოადგინა შერწყმის შემდგომი ბიძგების დამადასტურებელი მტკიცებულება ორი ცალკეული სუსტი დარტყმის სიხშირის სახით, რომელიც წარმოიქმნება მიღებული სინგლის მიერ. შავი ხვრელი როგორც დამკვიდრდა სტაბილურ სიმეტრიულ ფორმამდე. ეს არის გრავიტაციული ტალღის მრავალჯერადი სიხშირის პირველი გამოვლენა ზარის დაცემის ეტაპზე. ისევე, როგორც ზარი "რეკავს" გარკვეული პერიოდის შემდეგ დაჭერის შემდეგ, შედეგად სინგლი დამახინჯებულია შავი ხვრელი ჩამოყალიბდა შერწყმის შემდეგ "რგოლები" გარკვეული დროის განმავლობაში ასხივებენ სუსტს გრავიტაციული ტალღები სიმეტრიული სტაბილური ფორმის მიღწევამდე. და ზარის ფორმა განსაზღვრავს კონკრეტულ სიხშირეს, რომლითაც ზარი რეკავს, ანალოგიურად, თმის გარეშე თეორემის, მასისა და ტრიალის მიხედვით. შავი ხვრელი ზარის დაცემის სიხშირის განსაზღვრა. მაშასადამე, ეს განვითარება გზას უხსნის დარეკვის სიხშირეების გამოყენებას საბოლოო თვისებების შესასწავლად შავი ხვრელი.
Შავი ხვრელები არის მასიური ობიექტები უკიდურესად ძლიერი გრავიტაციული ველებით. როცა ორი ორბიტაზე შავ ხვრელებად სპირალი ერთმანეთის ირგვლივ და საბოლოოდ ერთიანდება, ქსოვილის სივრცეში- ჯერ მათ გარშემო დარღვეულია, რაც ქმნის ტალღებს გრავიტაციული ტალღები ასხივებს გარეთ. 2015 წლის სექტემბრიდან, როდესაც გრავიტაციული ტალღების ასტრონომია დაიწყო LIGO-ს პირველი აღმოჩენით. გრავიტაციული ტალღები წარმოქმნილი ორის შერწყმით შავ ხვრელებად ჩვენგან 1.3 მილიარდი სინათლის წლის მანძილზე, შერწყმა შავ ხვრელებად ახლა ჩვეულებრივ გამოვლენილია თითქმის კვირაში ერთხელ.
შერწყმა შავ ხვრელებად აქვს სამი ფაზა. როცა ორი შავ ხვრელებად ფართოდ არიან განცალკევებული, ისინი ნელ-ნელა ორბიტაზე ერთმანეთს ასხივებენ სუსტებს გრავიტაციული ტალღები. ბინარული თანდათანობით გადადის უფრო და უფრო პატარაზე ორბიტაზე როგორც სისტემის ენერგია იკარგება სახით გრავიტაციული ტალღები. ეს არის ინსპირაციის ფაზა გაერთიანების. შემდეგი არის შერწყმის ეტაპი როდესაც ორი შავ ხვრელებად საკმარისად მიუახლოვდით, რომ გაერთიანდეს სინგლის შესაქმნელად შავი ხვრელი დამახინჯებული ფორმით. უძლიერესი გრავიტაციული ტალღები (GW) გამოიყოფა ამ ეტაპზე, რომლებიც ახლა რუტინულად არის აღმოჩენილი და ჩაწერილი გრავიტაციული ტალღების ობსერვატორიების მიერ.
შერწყმის ფაზას მოჰყვება ძალიან მოკლე ეტაპი ე.წ ringdown ეტაპი სადაც მიღებული ერთეული დამახინჯებულია შავი ხვრელი სწრაფად აღწევს უფრო სტაბილურ სფერულ ან სფერულ ფორმას. Გრავიტაციული ტალღები რინგის დაცემის ფაზაში გამოსხივებული დატენიანებულია და ბევრად უფრო სუსტია, ვიდრე შერწყმის ფაზაში გამოთავისუფლებული GW-ები. ისევე, როგორც ზარი "რეკავს" გარკვეული პერიოდის განმავლობაში ჩარჩენის შემდეგ, შედეგად მიღებული სინგლი შავი ხვრელი "რგოლები" გარკვეული დროის განმავლობაში ასხივებენ უფრო მკრთალს გრავიტაციული ტალღები სიმეტრიული სტაბილური ფორმის მიღწევამდე.
სუსტი მრავალჯერადი დარეკვის სიხშირე გრავიტაციული ტალღები გამოშვებული ორის შერწყმის ფაზაში შავ ხვრელებად აქამდე შეუმჩნეველი იყვნენ.
კვლევითმა ჯგუფმა ახლახანს მიაღწია წარმატებას მრავალჯერადი გრავიტაციული ტალღის სიხშირის აღმოჩენაში ორობითი რგოლის დაცემის ეტაპზე. შავი ხვრელი გაერთიანების ღონისძიება GW190521. ისინი ეძებდნენ ცალკეულ გაცვეთილ ტონებს ზარის დაცემის სიხშირეებში, ყოველგვარი კავშირის გათვალისწინების გარეშე სიხშირეებთან და დემპინგის დროებთან და წარმატებით გამოავლინეს ორი რეჟიმი, რაც გულისხმობს დეფორმირებულ დეფორმაციას. შავი ხვრელი შერწყმის შემდეგ გამოსხივებული მინიმუმ ორი სიხშირე. ეს იწინასწარმეტყველა აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადმა თეორიამ, ამიტომ შედეგი ადასტურებს თეორიას. გარდა ამისა, მკვლევარებმა შეადარეს შერწყმის მოვლენის დროს აღმოჩენილი დარტყმის ორი რეჟიმის სიხშირეები და აორთქლების დრო, რათა გამოსცადონ „თმის გარეშე თეორემა“ (ეს შავ ხვრელებად მთლიანად ხასიათდება მასა და ტრიალი და სხვა „თმა“ არ არის საჭირო მისი თვისებების აღსაწერად) და საერთო ფარდობითობის მიღმა ვერაფერი იპოვა.
ეს არის ეტაპობრივი ეტაპი, რადგან გავრცელებული იყო მოსაზრება, რომ დაკვირვება მრავალჯერადი დარტყმის სიხშირეზე შეუძლებელი იქნებოდა მანამ, სანამ მომავალი თაობის გრავიტაციული ტალღის დეტექტორები ხელმისაწვდომი გახდება მომავალში.
***
წყაროები:
- კაპანო, CD et al. 2023. მულტიმოდური კვაზინორმული სპექტრი აშლილი შავი ხვრელიდან. ფიზიკური მიმოხილვის წერილები. ტ. 131, გამოცემა 22. 1 წლის 2023 დეკემბერი. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.221402
- Max-Planck-Institut fürGravitationsphysik(Albert-Einstein-Institut), 2023. სიახლეები – ვისთვის რგავს შავი ხვრელი. ხელმისაწვდომია https://www.aei.mpg.de/749477/for-whom-the-black-hole-rings?c=26160
***
