Происхождение бинарных черных дыр может быть скрыто в их вращении, указывает исследование: ScienceAlert

в Недавнее исследование Опубликовано в Письма по астрономии и астрофизикеГруппа исследователей из Массачусетского технологического института (MIT) использовала различные компьютерные модели для изучения 69 подтвержденных бинарных файлов. черные дыры чтобы помочь определить их происхождение, и обнаружили, что их результаты данных изменились в зависимости от конфигурации модели.

По сути, входные данные постоянно меняют выходные данные, и исследователи хотят лучше понять, как и почему это происходит, и какие шаги можно предпринять, чтобы получить более последовательные результаты.

«Когда вы меняете модель и делаете ее более гибкой или делаете другие предположения, вы получаете другой ответ о том, как образуются черные дыры во Вселенной», — Сильвия Песковино, аспирант Массачусетского технологического института, работающая над Лаборатория ЛИГОи соавтор исследования, сказал в A заявление.

«Мы показываем, что людям нужно быть осторожными, потому что мы еще не достигли той точки в наших данных, когда мы можем верить тому, что говорит нам модель».

Нравится Двойные звездыИ Бинарные черные дыры Два массивных объекта, вращающихся вокруг друг друга, каждый из которых может столкнуться или слиться вместе, а еще одним общим свойством является то, что черные дыры иногда рождаются в результате коллапса умирающих массивных звезд, также известных как сверхновые звезды.

Но то, как возникли бинарные черные дыры, остается загадкой, поскольку в настоящее время существуют две гипотезы относительно их образования: «эволюция бинарного поля» и «динамическая сборка».

Полевая двойная эволюция происходит, когда пара двойных звезд взрывается, оставляя на своем месте две черные дыры, которые продолжают вращаться вокруг друг друга, как и прежде.

Поскольку изначально они вращались вокруг друг друга как двойные звезды, считается, что их вращение и наклон также должны совпадать.

Ученые также предполагают, что выровненные спины указывают на то, что он возник из галактического диска, учитывая его относительно спокойную среду.

Динамическое агрегирование происходит, когда две отдельные черные дыры, каждая со своим уникальным наклоном и вращением, в конечном итоге объединяются в результате экстремальных астрофизических процессов, образуя собственную двойную систему. Черная дыра система.

В настоящее время предполагается, что это спаривание, скорее всего, произойдет в плотной среде, такой как шаровое скопление, где тысячи близких друг к другу звезд могут сблизить две черные дыры.

Настоящий вопрос заключается в следующем: какая часть бинарных черных дыр возникает при каждом методе в отдельности? Астрономы считают, что ответ кроется в данных, в частности, в измерениях вращения черной дыры.

Используя 69 подтвержденных черных дыр, астрономы определили, что эти массивные объекты могут происходить как из шаровых скоплений, так и из галактических дисков.

Лаборатория LIGO в США работала со своим итальянским коллегой, Девачтобы установить циклы (периоды вращения) 69 подтвержденных черных дыр.

«Но мы хотели знать, достаточно ли у нас данных, чтобы провести такое различие?» — сказал Песковино. «И оказывается, что все запутано и неопределенно, и это сложнее, чем кажется».

Для исследования исследователи постоянно модифицировали серию компьютерных моделей, чтобы проверить, согласуются ли их результаты с предсказаниями каждой модели.

Одна такая модель настроена на предположение, что только часть двойных черных дыр была создана с выровненными спинами, а оставшаяся часть содержит случайные спины. Другая модель предназначена для прогнозирования изменения среднего направления вращения.

В конце концов, их выводы показали, что результаты постоянно меняются в соответствии с модифицированными моделями.

По сути, результаты постоянно менялись в зависимости от модификаций модели, а это означает, что для получения более последовательных результатов, вероятно, потребуются данные из более чем 69 подтвержденных двойных черных дыр.

«Наша работа показывает, что ваш результат полностью зависит от того, как вы моделируете свою астрофизику, а не от самих данных», — сказал Песковино.

«Нам нужно больше данных, чем мы думали, если мы хотим сделать заявление, независимое от сделанных нами астрофизических предположений», — сказал Сальваторе Витале, доцент физики и член Института астрофизики и космических исследований Кавли. в Массачусетском технологическом институте, ведущий автор исследования.

Но сколько данных потребуется астрономам? По оценкам Витале, сеть LIGO сможет обнаруживать новую двойную черную дыру каждые несколько дней, как только сеть вернется к работе в начале 2023 года.

«Измерения вращения, которые у нас есть сейчас, очень неопределенны», — сказал Витале.

«Но по мере того, как мы строим больше, мы можем получать более качественную информацию. Тогда мы можем сказать, что независимо от специфики моей модели данные всегда говорят мне одну и ту же историю — историю, в которую мы можем поверить».

Эта статья была первоначально опубликована Вселенная сегодня. Читать Оригинальная статья.