Mustad augud: läbimurre gravitatsioonilainete uurimisel!

Mustad augud: läbimurre gravitatsioonilainete uurimisel!

14. mail 2025 teatavad Berliini Humboldti ülikooli teadlased märkimisväärsetest edusammudest mustade aukude ja gravitatsioonilainete uurimisel. See eriti tihe aegruumi piirkond, kust isegi valgus ei pääse välja, on astrofüüsikaliste uuringute keskmes. Mustad augud mitte ainult ei painuta ruumi, vaid tekitavad teisele mustale augule lähenedes ka gravitatsioonilaineid, mille LIGO detektorid esmakordselt tuvastasid kümme aastat tagasi. Prof dr Jan Plefka juhitud meeskond on teinud täpsed arvutused mustade aukude ja neutrontähtede hajumise kohta, mis on avaldatud mainekas ajakirjas Loodus avaldati.

Uurimine toimub otsustaval ajal, kuna väljatöötamisel on järgmise põlvkonna gravitatsioonilainete detektorid, sealhulgas Einsteini teleskoop ja LISA. Viimastel aastatel on nende tehnoloogiate tundlikkuse tase tohutult suurenenud, nõudes väga täpseid mudeleid. Eelkõige on huvipakkuvad signaalid mustadest aukudest, mis liiguvad ekstsentrilistel orbiitidel. Uued leiud võivad fundamentaalselt mõjutada gravitatsioonilainete astronoomiat ja avada võimalusi edasisteks avastusteks astrofüüsikas.

Matemaatilised väljakutsed ja lahendused

Uuringu keskne element on mustade aukude ja neutrontähtede vastastikmõju matemaatiline kirjeldus. See nõuab kõrgeimat täpsust, mille uurimisrühm on saavutanud uuenduslike arvutipõhiste meetodite ja rahvusvahelise koostöö kaudu. Vaadeldavad suurused, nagu hajumise nurgad ja kiirgusenergia, arvutati keerukate mudelite abil, mis võtavad arvesse ka Calabi-Yau ruume, kuuemõõtmelisi geomeetrilisi struktuure. Uuringus demonstreeriti muljetavaldavalt nende struktuuride olulisust astrofüüsikaliste nähtuste jaoks.

Projekt nõudis Berliini Zuse Instituudis kõrgjõudlusega andmetöötlust üle 300 000 põhitunni. See ulatuslik arvutusvõimsus on ülioluline äärmuslike astrofüüsikaliste objektide vaheliste interaktsioonide peente üksikasjade lahtiharutamiseks. Meeskond laienes Calabi-Yau kollektorite juhtivatele spetsialistidele, rõhutades uurimistöö multidistsiplinaarset olemust.

Gravitatsioonilainete roll astrofüüsikas

Gravitatsioonilained on astrofüüsikas olnud revolutsiooniline tööriist alates nende esmaavastamisest kümme aastat tagasi. Need võimaldavad teadlastel vaadelda universumit viisil, mis läheb kaugemale traditsioonilistest astronoomilistest meetoditest. Ruumi ja aja lainelised moonutused pakuvad uusi teadmisi mustade aukude dünaamikast ja nende kohtumistest. See muudab veelgi olulisemaks nende kohtumiste täpse mõistmise, et täielikult mõista nende nähtuste taga olevaid füüsilisi seadusi. Berliini Humboldti ülikooli meeskond on oma uudsete arvutustega sellesse arusaamisesse oluliselt kaasa aidanud ja võib seega kujundada tulevasi gravitatsioonilainete füüsika uuringuid.