MITä TAPAHTUU, KUN MUSTAT REIäT TöRMääVäT?

Send

Merkki todella suuresta tieteellisestä teoriasta on tuloksilla, joita se ennustaa suorittaessaan kokeita tai suorittamalla havaintoja. Ja yksi suurimmista koskaan ehdotetuista teorioista oli suhteellisuussuunnitelma, jonka Albert Einstein kuvasi 1900-luvun alussa.

Sen lisäksi, että auttoi meitä ymmärtämään, että valo on maailmankaikkeuden perimmäinen nopeusrajoitus, Einstein kuvasi itse painovoimaa avaruusajan vääristymiseen.

Hän tarjosi muutakin kuin vain joukon yksityiskohtaisia uusia selityksiä maailmankaikkeudelle, hän ehdotti sarjaa testejä, jotka voitaisiin tehdä selvittääkseen, ovatko hänen teoriansa oikeat.

Yksi testi esimerkiksi selitti täysin, miksi Mercuryn kiertorata ei vastannut Newtonin tekemiä ennusteita. Muita ennusteita voitaisiin testata päivän tieteellisillä välineillä, kuten mitata ajan dilataatio nopeasti liikkuvilla kelloilla.

Koska painovoima on todellisuudessa avaruuden ajan vääristymistä, Einstein ennusti, että avaruuden ajan kautta liikkuvien massiivisten esineiden tulisi tuottaa väreilyjä, kuten valtameren läpi liikkuvien aaltojen.

Vain kävelemällä jätät gravitaatioaaltojen, jotka puristavat ja laajentavat tilaa ympärilläsi. Nämä aallot ovat kuitenkin uskomattoman pieniä. Vain koko maailmankaikkeuden energeettisimmat tapahtumat voivat tuottaa havaittavissa olevia aaltoja.

Kesti yli 100 vuotta, jotta lopulta todistettiin totta, painovoima-aaltojen suora havaitseminen. Fyysikot Laser Interferometer Gravitational Wave Observatoryn tai LIGOn kanssa ilmoittivat helmikuussa 2016 kahden yli miljardin valovuoden päässä sijaitsevan massiivisen mustan aukon törmäyksestä.

Minkä tahansa kokoinen musta reikä voi törmätä. Tavalliset vanhat tähtimassan mustat aukot tai supermassiiviset mustat aukot. Sama prosessi, vain täysin eri mittakaavassa.

Aloitetaan tähtimassan mustista reikistä. Ne tietysti muodostuvat, kun tähti, jolla on moninkertainen aurinkopainomme massa, kuolee supernovassa. Aivan kuten tavalliset tähdet, nämä massiiviset tähdet voivat olla binaarijärjestelmissä.

Kuvittele tähtisumu, jossa muodostuu binaaritähti. Mutta toisin kuin aurinko, kukin näistä on hirviöitä, joilla on monta kertaa auringon massa, lähettäen tuhansia kertoja enemmän energiaa. Kaksi tähteä kiertävät toisiaan vain muutaman miljoonan vuoden ajan, ja sitten yksi räjähtää supernoovana. Nyt sinulla on massiivinen tähti, joka kiertää mustaa reikää. Ja sitten toinen tähti räjähtää, ja nyt sinulla on kaksi mustaa reikää kiertämässä toistensa ympärillä.

Kun mustat reiät vetoavat toistensa ympärille, ne säteilevät painovoima-aaltoja, jotka aiheuttavat niiden kiertoradan rapistumisen. Tämä on itse asiassa tyyppiä ajattelevaa. Mustat aukot muuttavat vauhtinsa painovoima-aaltoiksi.

Kun niiden kulmavirta pienenee, ne kiertyvät sisäänpäin, kunnes todella törmäävät. Sen, minkä pitäisi olla yksi tunnetuissa maailmankaikkeuden energisimmistä räjähdyksistä, on täysin tumma ja hiljainen, koska mikään ei pääse mustasta aukosta. Ei säteilyä, ei valoa, ei hiukkasia, ei huutoja, ei mitään. Ja jos sosetat kaksi mustaa reikää yhteen, saat vain massiivisemman mustan aukon.

Painovoima-aallot aaltoilevat tästä merkittävästä törmäyksestä kuin valtameren läpi kulkevat aallot, ja se on havaittavissa yli miljardin valovuoden ajan.

Juuri näin tapahtui aiemmin tänä vuonna LIGOn ilmoituksella. Tämä herkkä instrumentti havaitsi gravitaatioaallot, jotka syntyivät, kun kaksi mustaa reikää 30 aurinkomassalla törmäsivät noin 1,3 miljardin valovuoden päässä.

Tämä ei myöskään ollut kertaluonteinen tapahtuma, he havaitsivat toisen törmäyksen kahden muun tähtimassan mustien reikien kanssa.

Tavalliset tähtimassan mustat aukot eivät ole ainoita, jotka voivat törmätä. Supermassiiviset mustat aukot voivat törmätä myös.

Sen perusteella, mitä voimme kertoa, on supermassiivinen musta aukko melkein jokaisessa maailmankaikkeuden galaksissa. Linnunradan yksi on yli 4,1 miljoonaa kertaa auringon massa, ja Andromedan sydämessä pidetyn massan uskotaan olevan 110 - 230 miljoonaa kertaa auringon massa.

Muutaman miljardin vuoden sisällä Linnunrata ja Andromeda törmäävät yhteen ja alkavat sulautua yhteen. Ellei Linnunradan musta reikä potkaista syvään avaruuteen, kaksi mustaa reikää päätyvät kiertämään toisiaan.

Vain tähtimassan mustien reikien mukana, ne säteilevät kulmavirran painovoima-aaltojen muodossa ja spiraalin lähemmäksi ja lähemmäksi toisiaan. Jokin kohta, kaukana tulevaisuudessa, kaksi mustaa reikää sulautuvat entistä supermassiivisempaan mustaan reikään.

Linnunrata ja Andromeda sulautuvat Milkdromedaan, ja seuraavien miljardien vuosien ajan jatkavat uusien galaksien keräämistä, mustien reikien purkamista ja masterointia ryhmään.

Mustat reiät voivat ehdottomasti törmätä. Einstein ennusti tämän tuottamat painovoima-aallot, ja nyt LIGO on tarkkaillut niitä ensimmäistä kertaa. Kun parempia työkaluja kehitetään, meidän pitäisi oppia yhä enemmän näistä ääritapahtumista.