Črne luknje: preboj v raziskavah gravitacijskih valov!

Črne luknje: preboj v raziskavah gravitacijskih valov!

14. maja 2025 bodo znanstveniki s Humboldtove univerze v Berlinu poročali o pomembnem napredku pri raziskavah črnih lukenj in gravitacijskih valov. To posebej gosto območje prostora-časa, v katerem niti svetloba ne more uiti, je v središču astrofizikalnih raziskav. Črne luknje ne le ukrivljajo prostor, temveč ustvarjajo tudi gravitacijske valove, ko se približajo drugi črni luknji, kar so pred desetletjem prvič zaznali detektorji LIGO. Ekipa pod vodstvom prof. dr. Jana Plefke je izvedla natančne izračune sipanja črnih lukenj in nevtronskih zvezd, ki so objavljeni v priznani reviji Narava so bili objavljeni.

Raziskava poteka v ključnem času, saj se razvija naslednja generacija detektorjev gravitacijskih valov, vključno z Einsteinovim teleskopom in LISA. V zadnjih letih so se stopnje občutljivosti teh tehnologij izjemno povečale, kar zahteva zelo natančne modele. V središču zanimanja so predvsem signali črnih lukenj, ki se gibljejo v ekscentričnih orbitah. Nove ugotovitve bi lahko bistveno vplivale na astronomijo gravitacijskih valov in odprle možnosti za nadaljnja odkritja v astrofiziki.

Matematični izzivi in ​​rešitve

Osrednji element študije je matematični opis interakcij med črnimi luknjami in nevtronskimi zvezdami. To zahteva najvišjo stopnjo natančnosti, ki jo je raziskovalna skupina dosegla z inovativnimi računalniško podprtimi metodami in mednarodnim sodelovanjem. Opazne količine, kot so razpršilni koti in sevana energija, so bile izračunane z uporabo kompleksnih modelov, ki upoštevajo tudi Calabi-Yauove prostore, šestdimenzionalne geometrijske strukture. Pomen teh struktur za astrofizikalne pojave je bil v študiji impresivno prikazan.

Projekt je zahteval več kot 300.000 osnovnih ur visoko zmogljivega računalništva na inštitutu Zuse v Berlinu. Ta obsežna računalniška moč je ključnega pomena za razkrivanje drobnih podrobnosti interakcij med ekstremnimi astrofizičnimi objekti. Ekipa se je razširila na vodilne strokovnjake za Calabi-Yauove mnogoterosti, kar je poudarilo multidisciplinarno naravo raziskave.

Vloga gravitacijskih valov v astrofiziki

Gravitacijski valovi so revolucionarno orodje v astrofiziki, odkar so jih prvič zaznali pred desetimi leti. Znanstvenikom omogočajo opazovanje vesolja na načine, ki presegajo tradicionalne astronomske metode. Valovita izkrivljanja prostora in časa ponujajo nove vpoglede v dinamiko črnih lukenj in njihovih srečanj. Zaradi tega je še toliko bolj pomembno natančno razumevanje teh srečanj, da bi v celoti razumeli fizikalne zakone, ki stojijo za temi pojavi. Ekipa s Humboldtove univerze v Berlinu je s svojimi novimi izračuni pomembno prispevala k temu razumevanju in bi tako lahko oblikovala prihodnje raziskave fizike gravitacijskih valov.