Według jednej z teorii, czarne dziury mogą być otoczone niewidoczną masą, którą naukowcy nazywają „włosami”. Nowe badanie oparte na analizie fal grawitacyjnych potwierdziło tę hipotezę.
Naukowcy z Uniwersytetu w Nagoi (Japonia) opisali eksperyment, który zgadza się z teorią o istnieniu ukrytej materii (tzw. włosów) wokół niektórych czarnych dziur.
Jak wyjaśniają badacze, kiedy dwie czarne dziury się zderzają i łączą emitują fale grawitacyjne o specyficznej częstotliwości - tzw. ringdown. W najprostszym przypadku ich wzór zależy od dwóch parametrów - masy czarnej dziury oraz prędkości jej obrotu.
Jednak na fale wpływałaby także obecna wokół czarnej dziury ukryta masa, czyli wspomniane włosy czarnej dziury.
Japoński zespół pokazał, że ukryta materia nie wpływa na te fale w jednakowy sposób - inaczej zmienia ich częstotliwość, a inaczej tempo zanikania.
Właśnie ta różnica może ujawnić, czy wokół czarnej dziury znajduje się ukryta materia, a także pokazać, jak rozkłada się jej ciśnienie.
W szczególności, w przypadku wirujących czarnych dziur ukryta materia wpływa na fale zależnie od tego, czy poruszają się one zgodnie z kierunkiem obrotu czarnej dziury, czy przeciwnie do niego. Takie obiekty mogą jednocześnie pomóc w testowaniu ogólnej teorii względności.
Badacze wyjaśniają, że czarna dziura zakrzywia czasoprzestrzeń tak silnie, że wyraźnie zmienia tor światła i fal grawitacyjnych. Dzięki temu to doskonały obiekt od poszukiwań nieznanych zjawisk fizycznych.
- Włosy czarnej dziury mogą oznaczać materię otaczającą czarną dziurę albo odstępstwa od najprostszego rodzaju czarnej dziury przewidywanego przez ogólną teorię względności. Ponieważ mogą one nieznacznie zmieniać sygnał ringdown, wykrycie takich zmian lub wykluczenie ich obecności mogłoby dać nam nowy sposób testowania grawitacji w tym ekstremalnym środowisku – wyjaśnia pierwsza autorka badania Ariadna Uxue Palomino Ylla z Uniwersytetu w Nagoi, współautorka badania przedstawionego na łamach „Journal of Cosmology and Astroparticle Physics”.
W swoich badaniach naukowcy wykorzystali fakt, że światło biegnące w pobliżu czarnej dziury, odpowiada zachowaniu fal ringdown. To pozwala obliczyć jedno na podstawie drugiego.
- Fale ringdown mogą nie tylko pokazać, że na czarną dziurę wpływa coś dodatkowego. Sposób, w jaki zmienia się sygnał, może również dostarczyć nam wskazówek na temat tego, czym właściwie jest ta ukryta materia - tłumaczy Palomino Ylla.
Zaprezentowane podejście może pomóc też w określaniu rozmiaru i tempa obrotu czarnej dziury.
Marek Matacz (PAP)
mat/ agt/
Fundacja PAP zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: naukawpolsce.pl, a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - naukawpolsce.pl. Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów wideo.
