Bilim adamları, ara kütleli kara deliklerin yeni kanıtlarını keşfediyor

Ara kütleli kara deliklerin var olması gerektiğini bilsek de, kökenleri veya özellikleri hakkında çok az şey biliniyor-kara delik evriminde nadir "eksik bağlantılar" olarak kabul ediliyorlar.

Bununla birlikte, dört yeni çalışma gizeme yeni ışık tuttu. Araştırma, Vanderbilt Lunar Labs Girişimi'nin kurucu direktörü olarak görev yapan Fizik ve Astronomi Karan Jani Laboratuarında bir ekip tarafından yönetildi. Çalışma Ulusal Bilim Vakfı ve Araştırma ve Yenilik Provost Yardımcısı Vanderbilt ofisi tarafından finanse edildi.

Birincil makalesi, "Lite 'Orta Kütle Kara Delik Adaylarının Ligo-Virgo'nun Üçüncü Gözlem Koşusu" Astrofizik dergi mektupları ve Lunar Labs Doktora Sonrası Anjali Yelikar ve Astrofizik Ph.D. Aday Krystal Ruiz-Rocha. Ekip, ABD'deki ve İtalya'daki Başak dedektöründeki Nobel ödüllü lazer interferometre yerçekimi-dalga gözlemevi (LIGO) dedektörlerinden verileri yeniden canlandırdı.

Araştırmacılar, bu dalgaların güneş kütlesinin 100 ila 300 katından daha büyük kara deliklerin birleşmelerine karşılık geldiğini ve onları astronomide kaydedilen en ağır yerçekimi dalgası olayları haline getirdiğini buldu.

Jani, "Kara delikler nihai kozmik fosiller." Dedi. Diyerek şöyle devam etti: "Bu yeni analizde bildirilen kara deliklerin kitleleri astronomide oldukça spekülatif kaldı. Bu yeni kara delik popülasyonu, evrenimizi aydınlatan ilk yıldızlara benzeri görülmemiş bir pencere açıyor."

LIGO gibi toprak bazlı dedektörler, bu "hafif" ara kütleli kara deliklerin son çarpışmasının sadece bir saniyesini yakalar ve bu da evrenin onları nasıl yarattığını belirlemeyi zorlaştırır. Bunun üstesinden gelmek için, Jani'nin laboratuvarı yaklaşan Avrupa Uzay Ajansı ve NASA'nın lazer interferometre uzay anteni (LISA) görevine döndü ve 2030'ların sonunda piyasaya sürüldü.

Yayınlanan iki ek çalışmada Astrofizik dergisi"A Sea of ​​Black Holes: Characterizing the LISA Signature for Stellar-origin Black Hole Binaries," led by Ruiz-Rocha, and "A Tale of Two Black Holes: Multiband Gravitational-wave Measurement of Recoil Kicks," led by former summer research intern Shobhit Ranjan, the team showed LISA can track these black holes years before they merge, shedding light on their origin, evolution, and fate.

Kara delik çarpışmalarından yerçekimi dalgalarının tespit edilmesi aşırı hassasiyet gerektirir - bir kasırga sırasında bir pim düşüşü duymaya çalışmak gibi. Ayrıca yayınlanan dördüncü bir çalışmada Astrofizik dergisi"Matrix'te Glitch Yok: Gürültü Artefaktları altında yerçekimi dalga sinyallerinin sağlam yeniden yapılandırılması," ekip, yapay zeka modellerinin bu kara deliklerden gelen sinyallerin verilerdeki çevresel ve dedektör gürültüsünden bozulmadığını nasıl garanti ettiğini gösterdi. Makale, doktora sonrası Chayan Chatterjee tarafından yönetildi ve Veri Bilimi Enstitüsü ile bir işbirliği olan Jani'nin AI Yeni Mesajlar Programı'na genişliyor.

Ruiz-Rocha, "Bu araştırmanın ara kütleli kara deliklerin davasını yeryüzünden uzaya yerçekimi dalga dedektörleri ağı boyunca en heyecan verici kaynak olarak güçlendirdiğini umuyoruz." Dedi. "Her yeni tespit bizi bu kara deliklerin kökenini ve neden bu gizemli kütle aralığına düştüklerini anlamaya yaklaşıyor."

İleride, Yelikar ekibin, orta kütle kara deliklerinin aydaki dedektörler kullanılarak nasıl gözlemlenebileceğini keşfedeceğini söyledi.

"Ay yüzeyinden daha düşük yerçekimi dalgası frekanslarına erişim, bu kara deliklerin yaşadığı ortamları tanımlamamıza izin verebilir-Dünya tabanlı dedektörlerin çözemeyeceği bir şey" dedi.

Bu araştırmaya devam etmenin yanı sıra, Jani, on dekadal düzeyli bilim hedeflerine yönelik insan keşifleri için yüksek değerli ay hedeflerini belirlemek için NASA destekli bir çalışmada Ulusal Bilimler, Mühendislik ve Tıp ile birlikte çalışacak.

Bu çalışmaya katılımının bir parçası olarak, Jani Heliofizik, Fizik ve Fizik Bilimi Paneligüneş fiziği, uzay havası, astronomi ve aydaki insan kaşifler tarafından en mümkün olacak temel fizik ile ilgili bilim hedeflerini tanımlamak ve ifade etmek.

Jani, "Bu, tarihte heyecan verici bir an - sadece kara delikleri incelemek için değil, bilimsel sınırları yeni alan ve ay keşfi ile bir araya getirmek için." Dedi. "Keşifleri Ay tarafından şekillendirilecek ve aydan yapılacak yeni nesil öğrencileri eğitmek için nadir bir fırsatımız var."