Czarne dziury: przełom w badaniach nad falami grawitacyjnymi!

Czarne dziury: przełom w badaniach nad falami grawitacyjnymi!

14 maja 2025 roku naukowcy z Uniwersytetu Humboldta w Berlinie poinformują o znaczącym postępie w badaniach nad czarnymi dziurami i falami grawitacyjnymi. Ten szczególnie gęsty obszar czasoprzestrzeni, z którego nawet światło nie może uciec, jest przedmiotem badań astrofizycznych. Czarne dziury nie tylko zaginają przestrzeń, ale także generują fale grawitacyjne, gdy zbliżają się do innej czarnej dziury, którą po raz pierwszy wykryły detektory LIGO dziesięć lat temu. Zespół kierowany przez prof. dr Jana Plefkę przeprowadził precyzyjne obliczenia dotyczące rozpraszania czarnych dziur i gwiazd neutronowych, które publikowane są w renomowanym czasopiśmie Natura zostały opublikowane.

Badania rozpoczynają się w kluczowym momencie, gdy trwają prace nad następną generacją detektorów fal grawitacyjnych, w tym Teleskopem Einsteina i LISA. W ostatnich latach poziom czułości tych technologii ogromnie wzrósł, co wymaga bardzo dokładnych modeli. W szczególności przedmiotem zainteresowania są sygnały z czarnych dziur poruszających się po ekscentrycznych orbitach. Nowe odkrycia mogą zasadniczo wpłynąć na astronomię fal grawitacyjnych i otworzyć możliwości dalszych odkryć w astrofizyce.

Zadania matematyczne i rozwiązania

Centralnym elementem badań jest matematyczny opis interakcji pomiędzy czarnymi dziurami i gwiazdami neutronowymi. Wymaga to najwyższego poziomu precyzji, który zespół badawczy osiągnął dzięki innowacyjnym metodom wspomaganym komputerowo i współpracy międzynarodowej. Obserwowalne wielkości, takie jak kąty rozproszenia i energia wypromieniowana, obliczono przy użyciu złożonych modeli, które uwzględniają również przestrzenie Calabiego-Yau, czyli sześciowymiarowe struktury geometryczne. Badanie w imponujący sposób wykazało znaczenie tych struktur dla zjawisk astrofizycznych.

Projekt wymagał ponad 300 000 godzin pracy rdzenia w obliczeniach o wysokiej wydajności w Instytucie Zuse w Berlinie. Ta rozległa moc obliczeniowa jest kluczowa dla odkrycia najdrobniejszych szczegółów interakcji pomiędzy ekstremalnymi obiektami astrofizycznymi. Zespół powiększył się o czołowych specjalistów w dziedzinie rozmaitości Calabiego-Yau, co podkreśliło multidyscyplinarny charakter badań.

Rola fal grawitacyjnych w astrofizyce

Fale grawitacyjne są rewolucyjnym narzędziem w astrofizyce od czasu ich pierwszego wykrycia dziesięć lat temu. Umożliwiają naukowcom obserwację wszechświata w sposób wykraczający poza tradycyjne metody astronomiczne. Faliste zniekształcenia przestrzeni i czasu oferują nowy wgląd w dynamikę czarnych dziur i ich spotkań. To sprawia, że ​​tym ważniejsze jest dokładne zrozumienie tych spotkań, aby w pełni zrozumieć prawa fizyczne stojące za tymi zjawiskami. Zespół z Uniwersytetu Humboldta w Berlinie wniósł znaczący wkład w tę wiedzę dzięki swoim nowatorskim obliczeniom i może w ten sposób kształtować przyszłe badania w fizyce fal grawitacyjnych.