Čierne diery: Prielom vo výskume gravitačných vĺn!

Čierne diery: Prielom vo výskume gravitačných vĺn!

Vedci z Humboldtovej univerzity v Berlíne oznámia 14. mája 2025 významný pokrok vo výskume čiernych dier a gravitačných vĺn. Táto obzvlášť hustá oblasť časopriestoru, z ktorej nemôže uniknúť ani svetlo, je stredobodom astrofyzikálneho výskumu. Čierne diery nielen ohýbajú priestor, ale generujú aj gravitačné vlny, keď sa približujú k inej čiernej diere, ktoré prvýkrát zachytili detektory LIGO pred desiatimi rokmi. Tím pod vedením prof. Dr. Jana Plefku vykonal presné výpočty rozptylu čiernych dier a neutrónových hviezd, ktoré sú publikované v renomovanom časopise Príroda boli zverejnené.

Výskum prichádza v kľúčovom čase, keď sa vyvíja ďalšia generácia detektorov gravitačných vĺn, vrátane Einsteinovho teleskopu a LISA. V posledných rokoch sa úrovne citlivosti týchto technológií nesmierne zvýšili, čo si vyžaduje vysoko presné modely. Stredobodom záujmu sú najmä signály z čiernych dier, ktoré sa pohybujú po excentrických dráhach. Nové poznatky by mohli zásadne ovplyvniť astronómiu gravitačných vĺn a otvoriť možnosti pre ďalšie objavy v astrofyzike.

Matematické výzvy a riešenia

Ústredným prvkom štúdie je matematický popis interakcií medzi čiernymi dierami a neutrónovými hviezdami. Vyžaduje si to najvyššiu úroveň presnosti, ktorú výskumný tím dosiahol inovatívnymi počítačovo podporovanými metódami a medzinárodnou spoluprácou. Pozorovateľné veličiny, ako sú uhly rozptylu a vyžarovaná energia, boli vypočítané pomocou zložitých modelov, ktoré zohľadňujú aj Calabiho-Yauove priestory, šesťrozmerné geometrické štruktúry. Štúdia pôsobivo preukázala význam týchto štruktúr pre astrofyzikálne javy.

Projekt si vyžiadal viac ako 300 000 základných hodín vysokovýkonnej výpočtovej techniky v Zuse Institute v Berlíne. Tento rozsiahly výpočtový výkon je rozhodujúci pre odhalenie jemných detailov interakcií medzi extrémnymi astrofyzikálnymi objektmi. Tím sa rozšíril o popredných špecialistov na Calabi-Yauove rozvody, čím sa zdôraznil multidisciplinárny charakter výskumu.

Úloha gravitačných vĺn v astrofyzike

Gravitačné vlny sú revolučným nástrojom v astrofyzike, odkedy boli prvýkrát zistené pred desiatimi rokmi. Umožňujú vedcom pozorovať vesmír spôsobmi, ktoré presahujú tradičné astronomické metódy. Zvlnené deformácie priestoru a času ponúkajú nový pohľad na dynamiku čiernych dier a ich stretnutí. Preto je o to dôležitejšie, aby sme presne porozumeli týmto stretnutiam, aby sme plne porozumeli fyzikálnym zákonom za týmito javmi. Tím z Humboldtovej univerzity v Berlíne výrazne prispel k tomuto pochopeniu svojimi novými výpočtami a mohol by tak formovať budúci výskum fyziky gravitačných vĺn.