Fekete lyukak: áttörés a gravitációs hullámkutatásban!

Fekete lyukak: áttörés a gravitációs hullámkutatásban!

2025. május 14-én a berlini Humboldt Egyetem tudósai jelentős előrelépésről számolnak be a fekete lyukak és a gravitációs hullámok kutatásában. A téridőnek ez a különösen sűrű tartománya, ahonnan még a fény sem tud kiszabadulni, az asztrofizikai kutatások középpontjában áll. A fekete lyukak nemcsak meghajlítják a teret, hanem gravitációs hullámokat is generálnak, amikor egy másik fekete lyukhoz közelednek, amit először a LIGO detektorok egy évtizede észleltek. A Prof. Dr. Jan Plefka vezette csapat precíz számításokat végzett a fekete lyukak és a neutroncsillagok szórásával kapcsolatban, amelyeket a neves folyóiratban közölnek. Természet megjelentek.

A kutatás döntő pillanatban zajlik, mivel a gravitációs hullámdetektorok következő generációja, köztük az Einstein-teleszkóp és a LISA fejlesztés alatt áll. Az elmúlt években ezeknek a technológiáknak az érzékenységi szintje rendkívül megnőtt, ami rendkívül pontos modelleket igényel. Különösen az excentrikus pályán mozgó fekete lyukakból származó jelek állnak az érdeklődés középpontjában. Az új eredmények alapvetően befolyásolhatják a gravitációs hullámok csillagászatát, és további felfedezéseket nyithatnak meg az asztrofizikában.

Matematikai kihívások és megoldások

A tanulmány központi eleme a fekete lyukak és a neutroncsillagok közötti kölcsönhatások matematikai leírása. Ehhez a legmagasabb szintű precizitás szükséges, amit a kutatócsoport innovatív számítógépes módszerekkel és nemzetközi együttműködéssel ért el. A megfigyelhető mennyiségeket, például a szórási szögeket és a kisugárzott energiát összetett modellekkel számították ki, amelyek figyelembe veszik a Calabi-Yau tereket, hatdimenziós geometriai struktúrákat is. Ezeknek a struktúráknak az asztrofizikai jelenségek szempontjából való relevanciáját lenyűgözően demonstrálta a tanulmány.

A projekt több mint 300 000 magóra nagy teljesítményű számítástechnikát igényelt a berlini Zuse Institute-ban. Ez a kiterjedt számítási teljesítmény döntő fontosságú a szélsőséges asztrofizikai objektumok közötti kölcsönhatások finom részleteinek feltárásához. A csapat kibővült a Calabi-Yau csomópontok vezető szakembereivel, kiemelve a kutatás multidiszciplináris jellegét.

A gravitációs hullámok szerepe az asztrofizikában

A gravitációs hullámok tíz évvel ezelőtti észlelésük óta forradalmi eszköznek számítanak az asztrofizikában. Lehetővé teszik a tudósok számára, hogy a hagyományos csillagászati ​​módszereken túlmutató módon megfigyeljék az univerzumot. A tér és idő hullámzó torzulásai új betekintést engednek a fekete lyukak dinamikájába és találkozásaikba. Ez még fontosabbá teszi ezeknek a találkozásoknak a pontos megértését, hogy teljes mértékben megértsük a jelenségek mögött rejlő fizikai törvényeket. A berlini Humboldt Egyetem kutatócsoportja újszerű számításaival jelentős mértékben hozzájárult ehhez a megértéshez, és így alakíthatja a gravitációs hullámfizika jövőbeli kutatásait.