Za vznikem jediné známé černé díry střední velikosti by mohla být kolize exotických bosonových hvězd

25. 02. 2021
Podle mezinárodního týmu vědců by za událostí, ve které vznikly gravitační vlny GW190521, mohla ve skutečnosti být kolize bosonových hvězd. Tato kategorie hvězd zatím nebyla nikdy pozorována a existuje pouze v teoriích. Ke svému závěru vědci došli na základě počítačových simulací kolizí bosonových hvězd, které se nápadně podobají detekovanému signálu detektory gravitačních vln LIGO a Virgo.
Gravitační vlny GW190521
Signál gravitačních vln GW190521 byl pozorován detektory LIGO v USA a Virgo v Evropě v květu 2019. Následná analýza ukázala, že signál mol vzniknout splynutím černých děr o hmotnostech 66 a 85 sluncí. Výsledkem má být černá díra o celkové hmotnosti 142 sluncí, první známá černá díra střední velikosti. DO té doby byly známy pouze stelární černé díry o hmotnosti několika jednotek sluncí a řádově těžší supermasivní černé díry.
Studie publikovaná ve vědeckém magazínu Physical Review Letters nyní přichází s alternativním vysvětlením detekovaného signálu. Mohlo by jít o splynutí bosonových hvězd, které je podle simulací dokonce pravděpodobnější.
Bosonové hvězdy
Bosonové hvězdy jsou podle teorie masivní objekty tvořené ultralehkými bosony. Tyto částice jsou zároveň jedním z kandidátů na vysvětlení temné hmoty. Pokud by však skutečně byl signál GW190521 způsoben bosonovými hvězdami, výsledná černá díra by byla blíž a více než dvojnásobně masivní.
Existence bosonových hvězd zatím nebyla nikdy potvrzena a zůstává zcela teoretická. Počítačové simulace jejich kolize se nicméně nápadně podobají detekovanému signálu GW190521. Tyto gravitační vlny jsou tak dnes možná nejvážnější evidencí, která by mohla jejich existenci naznačovat.
Gravitační vlny lidstvu odhalily první černou díru střední velikosti, vznikla kolizí menších černých děr
4. 9. 2020 Vědcům se podařilo detekovat zatím nejmasivnější černou díru prostřednictvím gravitačních vln. Má hmotnost 142 Sluncí a vznikla při kolizi dvou menších černých děr. Jedná se o zatím nejtěžší známou černou díru v této kategorii. Podle nové studie v magazínu Physical Review Letters and Astrophysical Journal Letters vznikla jedna z původních černých děr této kolize také v kolizi.
Černé díry lze rozdělit do tří hlavních kategorií:
- Černé díry hvězdné velikosti, které mají hmotnost jednotek až desítek Sluncí a vznikají v supernovách na konci života masivních hvězd.
- Černé díry střední velikosti dosahují hmotnosti mezi 100 a miliónem slunečních hmotností. Zřejmě nevznikají přímo z hvězd, ale spojením menších černých děr.
- Supermasivní černé díry, které se nachází v jádrech galaxií a mají miliony až miliardy hmotností Slunce.
Černé díry střední velikosti jsou pro vědce zatím zahaleny tajemstvím. Doposud bylo známo jen několik málo kandidátů, chyběla však detailní pozorování. Tyto objekty nemohou vzniknout stejně jako černé díry hvězdné velikosti v supernovách.
Jednou z cest jsou tedy kolize menších černých děr při kterých vznikají větší černé díry. Touto cestou zřejmě vznikla i větší z původních černých děr v kolizi GW190521.
Větší z původních černých děr události GW190521 měla hmotnost 85 Sluncí a srazila se s černou dírou o hmotnosti 66 Sluncí. Výsledkem této kolize je první známá černá díra střední velikosti o hmotnosti 142 Sluncí. Zbývající hmota byla původních objektů transformována na energii gravitačních vln.
Více informací
Následujte LIVINGfUTURE na sociálních sítích