Černé díry: Průlom ve výzkumu gravitačních vln!

Černé díry: Průlom ve výzkumu gravitačních vln!

Vědci z Humboldtovy univerzity v Berlíně oznámí 14. května 2025 významný pokrok ve výzkumu černých děr a gravitačních vln. Tato obzvláště hustá oblast časoprostoru, ze které nemůže uniknout ani světlo, je středem zájmu astrofyzikálního výzkumu. Černé díry nejen ohýbají prostor, ale také generují gravitační vlny, když se přiblíží k jiné černé díře, které byly poprvé detekovány detektory LIGO před deseti lety. Tým vedený prof. Dr. Janem Plefkou provedl přesné výpočty rozptylu černých děr a neutronových hvězd, které jsou publikovány v renomovaném časopise Příroda byly zveřejněny.

Výzkum přichází v rozhodující době, protože se vyvíjí další generace detektorů gravitačních vln, včetně Einsteinova dalekohledu a LISA. V posledních letech se úrovně citlivosti těchto technologií nesmírně zvýšily, což vyžaduje vysoce přesné modely. Středem zájmu jsou zejména signály z černých děr, které se pohybují po excentrických drahách. Nové poznatky by mohly zásadně ovlivnit astronomii gravitačních vln a otevřít možnosti pro další objevy v astrofyzice.

Matematické výzvy a řešení

Ústředním prvkem studie je matematický popis interakcí mezi černými dírami a neutronovými hvězdami. To vyžaduje nejvyšší úroveň přesnosti, které výzkumný tým dosáhl prostřednictvím inovativních počítačově podporovaných metod a mezinárodní spolupráce. Pozorovatelné veličiny, jako jsou úhly rozptylu a vyzařovaná energie, byly vypočítány pomocí složitých modelů, které také berou v úvahu Calabi-Yauovy prostory, šestirozměrné geometrické struktury. Relevance těchto struktur pro astrofyzikální jevy byla ve studii působivě prokázána.

Projekt si vyžádal přes 300 000 základních hodin vysoce výkonné výpočetní techniky v Zuse Institute v Berlíně. Tento rozsáhlý výpočetní výkon je zásadní pro odhalení jemných detailů interakcí mezi extrémními astrofyzikálními objekty. Tým se rozšířil o přední specialisty na Calabi-Yau manifoldy, což zdůrazňuje multidisciplinární povahu výzkumu.

Role gravitačních vln v astrofyzice

Gravitační vlny jsou revolučním nástrojem v astrofyzice, protože byly poprvé detekovány před deseti lety. Umožňují vědcům pozorovat vesmír způsoby, které přesahují tradiční astronomické metody. Zvlněné deformace prostoru a času nabízejí nové pohledy na dynamiku černých děr a jejich setkání. Díky tomu je o to důležitější přesně porozumět těmto setkáním, abychom plně porozuměli fyzikálním zákonům za těmito jevy. Tým z Humboldtovy univerzity v Berlíně k tomuto poznání významně přispěl svými novými výpočty a mohl by tak utvářet budoucí výzkum fyziky gravitačních vln.