Melnie caurumi liek Visumam šūpoties

Astronomi staigā ar spēļu konsolēm Einšteina trasēs

© NASA / CXC
lasīt skaļi

Saskaņā ar Alberta Einšteina vispārīgo relativitātes teoriju, visas paātrinātās masas izstaro gravitācijas viļņus, kas saliek telpas-laika struktūru. Problēma: gravitācijas viļņi nekad nav tieši atklāti. Bonnas pētnieki tagad ir snieguši vērtīgu informāciju, uz kuru enerģijas avotiem kosmosa astronomi var koncentrēties: melnie caurumi, kas riņķo zvaigžņu kopās, kas atrodas tuvu viens otram, izraisa to simulācijas, ka Visums pareizi vibrē.

Vispārējā relativitātes teorija norāda, ka paātrinātas masas telpā-telpā rada traucējumus, kas izplatās ar gaismas ātrumu kā viļņi: gravitācijas viļņi. Šīs telpas kustības laikā visi telpā esošie priekšmeti tiek ritmiski saspiesti un izstiepti. Astronomi šobrīd instalē gravitācijas viļņu detektoru tīklu visā pasaulē, lai eksperimentāli pierādītu Einšteina prognozi un iegūtu papildu ieskatu kosmosā.

Kosmosa laika “krampju” atrašana ir ārkārtīgi sarežģīta. Tāpēc, ka, kad zemi sasniedz neiedomājami tālejoši augstas enerģijas avotu viļņi, tie ir ārkārtīgi vāji. Piemēram, vienu kilometru garš objekts uz Zemes mainītu tā garumu par mazāk nekā protona diametru.

Teorētiķi to aprēķina praktiķiem

Lai eksperimentālajam “Wave Fang” būtu kādas izredzes gūt panākumus, astronomu vidū palīdz teorētiķi. Viņi mēģina izmantot simulācijas, lai identificētu avotus kosmosā, kurus var uzskatīt par gravitācijas viļņu raidītājiem.

Bonas universitātes Argelandera institūta profesora Pāvela Kroupa vadītā komandai tagad ir izdevies noteikt īpaši daudzsološus kandidātus. Sambarāns Banerjejs un Holgers Baumgards savos aprēķinos izmantoja tā saucamos GPU, ziņo žurnāls "Karaliskās astronomiskās biedrības ikmēneša paziņojumi" (MNRAS). displejs

Grafiskās apstrādes vienības

Šīs "grafiskās apstrādes vienības" sākotnēji tika izstrādātas datorspēļu grafiskiem attēlojumiem. Viņi aprēķina simulācijas simtiem reižu ātrāk nekā parasti procesori un ir arī daudz lētāki nekā parastie superdatori. Izmantojot šos jaudīgos rīkus, pētnieki datorā ir vadījuši dinamiskos procesus zvaigžņu kopās, kas parasti prasa miljoniem gadu.

"Savos aprēķinos mēs iekļāvām katras zvaigznes kustību zvaigžņu klasterī un visu zvaigžņu gravitācijas spēkus, " skaidro Banjeree.

Biežāk nekā gaidīts, zvaigžņu kopās galu galā izveidojās zvaigžņu zvaigznes no diviem melnajiem caurumiem. "Mūsu aprēķini rāda, ka šie rotējošie melnie caurumi ir dominējošie gravitācijas viļņu avoti, " saka Kroupa. Šī realizācija būs ļoti noderīga turpmākajā darbā ar detektoriem.

Ne katra zvaigzne beidzas ar melnu caurumu

Ļoti jaunā zvaigžņu klasterī zvaigžņu objekti sākotnēji atgādina viens otru. Pēc dinamiskiem procesiem aptuveni 100 miljonu gadu laikā tiek izveidots viss eksotiskāku objektu spektrs. Zvaigzne tās attīstības laikā sadedzina lielu daudzumu ūdeņraža hēlijā. Ja kādā brīdī degviela tiek iztērēta, notiek milzīgs sprādziens - supernova.

"Zvaigznes masa ir atkarīga no turpmākas attīstības, " skaidro Baumgardts. No mazāk masīvām zvaigznēm - piemēram, saule - rodas tā sauktie baltie punduri. Zvaigznes ar astoņu līdz 20 zvaigžņu masām veidojas par neitronu zvaigznēm. Tikai ļoti smagās zvaigznes kļūst par melnajiem caurumiem.

Ir atrasti melnie caurumi

Īpaši smagi objekti zvaigžņu kopā vienmēr iekrīt centrā, pulcējas tur un mijiedarbojas viens ar otru. Ir liela varbūtība, ka divi melnie caurumi atrod un riņķo viens otram, norāda pētnieki. Šajā dejā zaudētais milzīgais enerģijas daudzums nāk no ārkārtīgi spēcīgiem gravitācijas viļņiem - viļņiem, ko drīz var atklāt uz Zemes.

(idw - Bonnas Universitāte, 11.12.2009. - DLO)