Tin tức Deeper

Cách quan sát ‘bản giao hưởng lỗ đen’ bằng thiên văn sóng hấp dẫn

Ngày:
Th11 19, 2019
Tóm lược:

Các nhà vật lý thiên văn trình bày một lộ trình hấp dẫn để nắm bắt hoạt động của lỗ đen khối lượng trung gian.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Ảnh chụp dạng sóng hấp dẫn 3D từ mô phỏng tương đối tính tương đối của các lỗ đen nhị phân. Sóng hấp dẫn từ các vụ sáp nhập nhị phân như vậy được LIGO quan sát thường xuyên. Với các sứ mệnh không gian như LISA, sự tiến hóa của các nhị phân này có thể được theo dõi trước nhiều năm, cho phép các ràng buộc đa tần số về sự hình thành vật lý thiên văn và các thử nghiệm về thuyết tương đối rộng. Tín dụng: Jani, K., Kinsey, M., Clark, M. | Trung tâm Vật lý thiên văn tương đối tính, Viện Công nghệ Georgia.
Ảnh chụp dạng sóng hấp dẫn 3D từ mô phỏng tương đối tính tương đối của các lỗ đen nhị phân. Sóng hấp dẫn từ các vụ sáp nhập nhị phân như vậy được LIGO quan sát thường xuyên. Với các sứ mệnh không gian như LISA, sự tiến hóa của các nhị phân này có thể được theo dõi trước nhiều năm, cho phép các ràng buộc đa tần số về sự hình thành vật lý thiên văn và các thử nghiệm về thuyết tương đối rộng.
Tín dụng: Jani, K., Kinsey, M., Clark, M. | Trung tâm Vật lý thiên văn tương đối tính, Viện Công nghệ Georgia.

Bị che giấu trong bí ẩn kể từ khi họ phát hiện ra, hiện tượng hố đen tiếp tục là một trong những điều bí ẩn nhất trong vũ trụ của chúng ta.

Trong những năm gần đây, nhiều nhà nghiên cứu đã có những bước tiến trong việc tìm hiểu các lỗ đen bằng thiên văn học quan sát và một lĩnh vực mới nổi được gọi là thiên văn học sóng hấp dẫn lần đầu tiên được đưa ra bởi Albert Einstein, người trực tiếp đo các sóng hấp dẫn phát ra từ các lỗ đen.

Thông qua những phát hiện về sóng hấp dẫn của hố đen, lần đầu tiên được quan sát lần đầu tiên vào năm 2015 bởi Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế tia laser (LIGO) ở Louisiana và Washington, các nhà nghiên cứu đã tìm hiểu chi tiết thú vị về các vật thể vô hình này và phát triển lý thuyết và dự đoán về mọi kích cỡ của chúng đến tính chất vật lý của chúng.

Tuy nhiên, những hạn chế trong LIGO và các công nghệ quan sát khác đã khiến các nhà khoa học không thể nắm bắt được một bức tranh hoàn chỉnh hơn về các lỗ đen và một trong những lỗ hổng lớn nhất về kiến ​​thức liên quan đến một loại lỗ đen nhất định: những lỗ có khối lượng trung gian hoặc lỗ đen rơi ở đâu đó giữa siêu khối (lớn hơn ít nhất một triệu lần so với mặt trời của chúng ta) và sao (nhỏ hơn, mặc dù vẫn lớn hơn 5 đến 50 lần so với khối lượng mặt trời của chúng ta).

Điều đó có thể sớm thay đổi nhờ nghiên cứu mới của Vanderbilt về những gì tiếp theo cho thiên văn học sóng hấp dẫn. Nghiên cứu được dẫn đầu bởi nhà vật lý thiên văn Vanderbilt Karan Jani và hôm nay là một lá thư trong Thiên văn học Tự nhiên đã đưa ra một lộ trình hấp dẫn để chụp các ảnh chụp nhanh từ 4 đến 10 năm của hoạt động lỗ đen khối lượng trung gian.

Giống như một dàn nhạc giao hưởng phát ra âm thanh qua một dải tần số, sóng hấp dẫn phát ra từ các lỗ đen xảy ra ở các tần số và thời gian khác nhau. Một số tần số này có băng thông cực lớn trong khi một số có băng thông thấp và mục tiêu của các nhà khoa học trong kỷ nguyên thiên văn sóng hấp dẫn tiếp theo là thu được các quan sát đa tần số của cả hai tần số này để nghe toàn bộ bài hát như khi nói đến lỗ đen.

Jani, một “thợ săn hố đen” tự xưng được Forbes nêu tên trong danh sách Khoa học 30 dưới 30 năm 2017 của mình là một phần của nhóm phát hiện ra sóng hấp dẫn đầu tiên. Anh gia nhập Vanderbilt với tư cách là một đồng nghiệp sau tiến sĩ GRAVITY vào năm 2019.

Cùng với các cộng tác viên tại Viện Công nghệ Georgia, Viện Công nghệ California và Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực tại NASA, bài báo mới, “Khả năng phát hiện của các lỗ đen khối lượng trung gian trong Thiên văn học sóng hấp dẫn đa năng” nhìn vào tương lai của các máy dò LIGO cùng với đề xuất của LIGO Nhiệm vụ không gian của ăng-ten không gian giao thoa kế laser (LISA), giúp con người tiến gần hơn đến việc hiểu những gì xảy ra trong và xung quanh các lỗ đen.

Khả năng các lỗ đen khối lượng trung gian tồn tại nhưng hiện đang bị che giấu khỏi tầm nhìn của các nhà nghiên cứu là cả trêu ngươi và bực bội. May mắn thay, có hy vọng vì những lỗ đen này là nguồn lý tưởng cho thiên văn học sóng hấp dẫn đa tần số trong tương lai.

LISA, một nhiệm vụ do Cơ quan Vũ trụ châu Âu và NASA phối hợp lãnh đạo và lên kế hoạch ra mắt vào năm 2034, sẽ cải thiện độ nhạy phát hiện cho sóng hấp dẫn tần số thấp. Là máy dò sóng hấp dẫn dựa trên không gian chuyên dụng đầu tiên, LISA sẽ cung cấp một phép đo quan trọng về tần số không thể đạt được trước đó và cho phép quan sát đầy đủ hơn các lỗ đen khối lượng trung gian. Năm 2018, giáo sư vật lý và thiên văn học Vanderbilt Kelly Holley-Bockelmann được NASA bổ nhiệm làm chủ tịch nhậm chức của Nhóm nghiên cứu LISA.

Bên trong các lỗ đen, tất cả sự hiểu biết về vũ trụ của chúng ta bị phá vỡ. Với tần số cao đã được các máy dò LIGO thu được và tần số thấp từ các máy dò tương lai và nhiệm vụ LISA, các nhà thiên văn học có thể kết hợp các điểm dữ liệu này lại với nhau để giúp lấp đầy nhiều khoảng trống trong hiểu biết về các lỗ đen.

Công trình được NASA tài trợ trong bữa tiệc (cấp 80NSSC19K0322) và Quỹ khoa học quốc gia Grant PHY-1806580, PHY-1809572 và PHY-1708212). Công việc được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực, Viện Công nghệ California, theo hợp đồng với Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia.


Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Vanderbilt . Bản gốc được viết bởi Spencer Turney. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.


Tạp chí tham khảo :

  1. Karan Jani, thợ làm giày Deirdre, Curt Cutler. Khả năng phát hiện của các lỗ đen khối lượng trung gian trong thiên văn học sóng hấp dẫn đa tần số . Thiên văn học thiên nhiên , 2019; DOI: 10.1038 / s41550-019-0932-7

Bài viết liên quan

Bài viết khác