Divu melno caurumu saplūšana, kas tika reģistrēta pirms dažiem gadiem, satricināja visu astronomijas pasauli. Signāls sasniedza mūs no aptuveni septiņām miljardiem gaismas gadu tālas galaktikas un liecināja par sadursmi, kas nepakļāvās nevienam līdz tam zināmam fizikas likumam. Abi melnie caurumi griezās gandrīz ar gaismas ātrumu, un to masa atradās diapazonā, ko līdz šim uzskatīja par teorētiski neiespējamu.
Parasti, kad īpaši masīvas zvaigznes sasniedz sava mūža beigas, tās eksplodē kā supernovas un pēc sevis atstāj melno caurumu. Taču zvaigznes, kuru masa ir aptuveni 70–140 Saules masu, mirst pavisam citādi. Tās piedzīvo tā dēvēto pāru nestabilitātes supernovu, kas pilnībā iznīcina zvaigzni.
Šādas zvaigznes pēc sevis neatstāj pilnīgi neko. Ne neitronzvaigznes kodolu, ne melno caurumu – tikai tukšu telpu. Tāpēc sadursme, kas pazīstama ar apzīmējumu „GW231123“, šķiet pilnīgi neiespējama, jo abi melnie caurumi piederēja masas diapazonam, kam dabiski vispār nebūtu jāeksistē.
Jums varētu patikt šie:
Neraksturīgi strauja griešanās un slēptā mīkla
Ilgu laiku astronomi uzskatīja, ka ticamākais skaidrojums slēpjas otrajā paaudzē radušos melno caurumu izcelsmē – objektos, kas veidojušies iepriekšēju melno caurumu saplūšanas rezultātā. Tomēr šādi procesi kustības virzienu un griešanās ātrumu parasti maina haotiski. Līdz ar to iespējamība, ka divi šādi melnie caurumi atkal sastapsies un saplūdīs, ir ārkārtīgi maza.
Flatirona institūta zinātnieku komanda identificēja svarīgu posmu, ko agrākajos modeļos pilnībā ignorēja. Izrādījās, ka izšķiroša nozīme ir magnētiskajiem laukiem, kas ieskauj milzu zvaigznes to dzīves noslēdzošajā fāzē. Šīs ietekmes loma līdz šim bija būtiski nenovērtēta.
Lai izprastu reālo notikumu gaitu, tika veikti detalizēti skaitliskie simulāciju aprēķini. Tajos tika sekots līdzi zvaigznei, kuras masa bija aptuveni 250 reižu lielāka nekā Saulei, visā tās pastāvēšanas laikā. Modeļi parādīja, ka zvaigzne pakāpeniski zaudē masu līdz aptuveni 150 Saules masām, pēc tam kolapsē un ap tikko dzimušo melno caurumu izveido milzīgu gāzes un plazmas disku.
Kā magnētiskie lauki maina melno caurumu likteni?
Šo melno caurumu ieskaujošais disks sastāv no ļoti karstas vielas un ārkārtīgi spēcīga magnētiskā lauka. Parasti šāds disks melno caurumu it kā „baro”, ļaujot vielai tajā ierauties. Taču magnētiskais lauks var pilnībā apgriezt procesu otrādi.
Magnētisms rada spēcīgu spiedienu, kas līdz pat pusei zvaigznes masas izsviež kosmosā gandrīz ar gaismas ātrumu. Rezultātā melnais caurums kļūst par būtiski vieglāku objektu, nekā tas būtu bijis bez magnētiskā lauka ietekmes. Tieši šis mehānisms „iestumj” melnā cauruma masu tajā pašā „aizliegtajā” diapazonā, ko iepriekš uzskatīja par neiespējamu. Vienlaikus magnētiskais lauks maina arī rotāciju – atkarībā no lauka stipruma tas var melno caurumu gan paātrināt, gan palēnināt.
Jums varētu patikt šie:
Simulācijas atklāja skaidru sakarību: jo spēcīgāks magnētiskais lauks, jo vieglāks un lēnāk rotējošs ir jaunizveidotais melnais caurums, savukārt vājš magnētiskais lauks ļauj rasties masīvākiem un straujāk griežošiem melnajiem caurumiem. Tas norāda, ka melno caurumu masa un griešanās ātrums ir savstarpēji saistīti likumsakarībā, ko astronomi iepriekš pat neparedzēja.
Iespēja teoriju pārbaudīt: gamma staru uzliesmojumi
Aprēķini liecina, ka šāda tipa melnie caurumi varētu radīt gamma staru uzliesmojumus – ārkārtīgi spilgtus kosmiskus signālus, kurus iespējams novērot ar uz Zemes izvietotiem teleskopiem. Ja šādi uzliesmojumi tiktu reģistrēti vienlaikus ar gravitācijas viļņu signāliem, tas būtu spēcīgs pierādījums magnētisko lauku izšķirošajai lomai un palīdzētu noskaidrot, cik bieži Visumā patiesībā rodas šādi neparasti objekti.
Jaunie pētījumi sniedz būtiski jaunu skatījumu uz melno caurumu rašanos. Tie var palīdzēt atrisināt vairākas citas kosmoloģiskas mīklas un veicināt precīzāku melno caurumu evolūcijas modeļu izstrādi, kuros beidzot pilnībā tiks ņemta vērā arī līdz šim nenovērtētā magnētisko lauku ietekme.
