Juodosios skylės: Gravitacinių bangų tyrimų proveržis!

Juodosios skylės: Gravitacinių bangų tyrimų proveržis!

2025 m. gegužės 14 d. Berlyno Humboldto universiteto mokslininkai praneš apie didelę juodųjų skylių ir gravitacinių bangų tyrimų pažangą. Šis ypač tankus erdvės laiko regionas, kuriame net šviesa negali ištrūkti, yra astrofizinių tyrimų dėmesio centre. Juodosios skylės ne tik išlenkia erdvę, bet ir sukuria gravitacines bangas, kai artėja prie kitos juodosios skylės, kurias LIGO detektoriai pirmą kartą aptiko prieš dešimtmetį. Prof. dr. Jano Plefkos vadovaujama komanda atliko tikslius juodųjų skylių ir neutroninių žvaigždžių sklaidos skaičiavimus, kurie skelbiami garsiame žurnale. Gamta buvo paskelbti.

Tyrimai atliekami itin svarbiu metu, nes yra kuriami naujos kartos gravitacinių bangų detektoriai, įskaitant Einšteino teleskopą ir LISA. Pastaraisiais metais šių technologijų jautrumo lygis labai išaugo, todėl reikia labai tikslių modelių. Visų pirma, dėmesio centre yra signalai iš juodųjų skylių, judančių ekscentrinėmis orbitomis. Nauji atradimai gali iš esmės paveikti gravitacinių bangų astronomiją ir atverti galimybes tolesniems astrofizikos atradimams.

Matematiniai iššūkiai ir sprendimai

Pagrindinis tyrimo elementas yra matematinis juodųjų skylių ir neutroninių žvaigždžių sąveikos aprašymas. Tam reikalingas aukščiausio lygio tikslumas, kurį mokslininkų komanda pasiekė pasitelkdama naujoviškus kompiuterinius metodus ir tarptautinį bendradarbiavimą. Stebimi dydžiai, tokie kaip sklaidos kampai ir spinduliuojama energija, buvo apskaičiuoti naudojant sudėtingus modelius, kuriuose taip pat atsižvelgiama į Calabi-Yau erdves, šešių matmenų geometrines struktūras. Šių struktūrų svarba astrofiziniams reiškiniams buvo įspūdingai įrodyta tyrime.

Projektui įgyvendinti prireikė daugiau nei 300 000 pagrindinių valandų didelio našumo skaičiavimo Zuse institute Berlyne. Ši didelė skaičiavimo galia yra labai svarbi norint išsiaiškinti smulkias ekstremalių astrofizinių objektų sąveikos detales. Komanda išsiplėtė, įtraukdama pirmaujančius Calabi-Yau kolektorių specialistus, pabrėždama daugiadisciplininį tyrimo pobūdį.

Gravitacinių bangų vaidmuo astrofizikoje

Gravitacinės bangos buvo revoliucinis astrofizikos įrankis nuo tada, kai jos pirmą kartą buvo aptiktos prieš dešimt metų. Jie leidžia mokslininkams stebėti visatą būdais, kurie viršija tradicinius astronominius metodus. Banguojantys erdvės ir laiko iškraipymai suteikia naujų įžvalgų apie juodųjų skylių dinamiką ir jų susitikimus. Dėl to dar svarbiau tiksliai suprasti šiuos susitikimus, kad būtų galima visiškai suprasti fizinius dėsnius, slypinčius už šių reiškinių. Berlyno Humboldto universiteto komanda labai prisidėjo prie šio supratimo atlikdama naujus skaičiavimus ir taip galėtų formuoti būsimus gravitacinių bangų fizikos tyrimus.