Gravitationswellen: Haben schwarze Löcher Form von einzelnen Stern zusammenführen?
Könnte ein einziges, sterbender Stern nicht eine, sondern zwei schwarze Löcher gebären? Fremde Dinge passiert im Raum.
Etwa 1,3 Milliarden Jahren zusammengeführt zweier Schwarzer Löcher, Erstellen von Wellen im Gewebe der Raumzeit als Gravitationswellen bezeichnet. Die Wellen wurden von Detektoren auf der Erde aufgenommen, Wissenschaftler am 11. Februar angekündigt – das erste Mal Gravitationswellen hatte jemals direkt nachgewiesen, Kennzeichnung eine beachtliche Leistung für Physik und Astronomie.
Wissenschaftler haben unterschiedliche Vorstellungen darüber, wie schwarze Löcher dieser Größe nahe genug, um kollidieren lange gehalten, aber einen anderen Vorschlag hat soeben den Ring: die schwarzen Löcher, kurz vor der Kollision von einem massereichen Sterns entstanden wie es in sich zusammenbrach. [Kein Entrinnen: Tauchen Sie ein in ein schwarzes Loch (Infografik)]
Diese neue Hypothese postuliert, dass die Fusion dieser beiden schwarzen Löcher Licht erzeugen würde – möglicherweise auch, einen Ausbruch von Gammastrahlung, die höchste Energieform des Lichts. Diese Möglichkeit wird nun untersucht von Wissenschaftlern, die auf den historischen Gravitations-Welle-Nachweis in einer Vielzahl von Möglichkeiten folgst.
Zwei schwarze Löcher von einem Stern zu machen
"Es ist die kosmische Entsprechung einer schwangeren Frau, die Zwillinge in ihrem Bauch tragen" sagte Astrophysiker Avi Loeb, des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), in einer Erklärung über seinen Vorschlag, den beiden schwarzen Löcher aus der gleichen sterbenden Sterns bilden können.
Die internen Ofen eines massereichen Sterns wird angetrieben durch die Fusion von Wasserstoff zu Helium, aber auch Stars laufen aus Kraftstoff heraus schließlich. Wenn ein massereicher Stern (zehn Mal größer als die Sonne) das Ende seiner Ressourcen erreicht, wird es als Supernova explodieren. Ohne Motor schieben des Sterns Restmaterial nach außen, die Materie wird nach unten in einen superdichten, übrig gebliebene Nugget zusammenbrechen. Manchmal ist dieser Zusammenbruch ein schwarzen Lochs.
Loebs neue Papier, das für die Veröffentlichung in The Astrophysical Journal Letters angenommen worden ist, zeigt aber, dass wenn der Stern extrem dreht schnell es zusammenbricht, das einfallende Material könnte in eine Hantel-Konfiguration aufgeteilt sowie zweier Schwarzer Löcher zu erstellen.
Es war Albert Einstein, der zuerst vorausgesagt, dass Raum und Zeit zusammen einen einzigen kosmischen Gewebe bilden, und dass zwei schwarze Löcher umeinander drehen und zusammenführen würde nicht nur diesen Stoff beugen, sondern auch senden durch sie Wellen.
Seit Jahrzehnten Wissenschaftler haben versucht, diese Wellen direkt erkennen, aber die erste Mannschaft erfolgreich war der Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) Gruppe, die großen Detektoren in Hanford, Washington, und Livingston, Louisiana eingesetzt. Beide Detektoren entdeckt das Gravitations-Welle-Signal im September 2015 und die LIGO-Team überprüft für fünf Monate vor der Ankündigung es auf der Welt finden.
Loeb sagte Space.com in einer e-Mail, dass Forscher den Hantel-Prozess in anderen Kontexten untersucht haben. Dazu gehören Sternentstehung, in dem eine Staubwolke kollabiert nach unten um einen Stern zu bilden schnell genug drehen konnte zwei neue Sterne aufgeteilt.
"Ich hatte diese Idee in meinem Kopf für über ein Jahrzehnt", sagte Loeb. Aber er sagte, es sei die 11 Februar Ankündigung von der Black-Hole-Kollision, die inspirierte ihn zu die Hypothese zu Papier zu bringen, nach unten –, und die mögliche Erkennung von eine helle Explosion des Lichts aus der gleichen Region des Himmels.
Ein Lichtblitz am Himmel
Leben bis zu ihrem Namen, ausstrahlen schwarze Löcher keine Art von Licht. Jedoch können viele schwarze Löcher "gesehen werden" weil sie Material, die beschleunigt und erhitzt durch das schwarze Loch Schwerkraft umgeben sind, wodurch die Materie Licht emittieren.
Aber zwei schwarze Löcher mit Massen ein paar Dutzend Fälle, in denen die Sonne nicht erwartet werden, von Material umgeben zu sein, wie sie umeinander und schließlich Kreisen kollidieren.
Loebs Hypothese bietet einen möglichen Fall, in dem zweier Schwarzer Löcher ein Gammastrahl platzen lassen könnte. Gammastrahlen sind die höchste Energieform des Lichts, und Gamma Ray Bursts sehr energisch Ereignisse zurückzuführen sind. Die Ausbrüche auftreten können, wenn ein einzelner Stern zu einem schwarzen Loch kollabiert, sagte Loeb.
"Um ein Gammastrahl platzen zu produzieren, muss man ein schwarzes Loch mit einer enormen Rate von irgendwo füttern zwischen der Masse eines Planeten und die Masse der Sonne pro Sekunde" Loeb sagte Space.com. Wie ein Stern zu einem schwarzen Loch kollabieren beginnt die "Einfall von Materie... führt zur Produktion eines Jets, die bohrt ein Loch durch den Umschlag eines Sterns und produziert ein Gamma-Ray Flash für einen Beobachter, der geschieht, in dessen Richtung liegen."
Vorausgesetzt, dass der sterbende Stern in zwei schwarze Löcher aufteilen könnte, folgt daraus, dass so ein Star auch eine Gamma-Ray Burst produzieren könnte. Gott sei Dank, ein Gammastrahlen-Teleskop in den Himmel zur gleichen Zeit suchte, dass LIGO schwarzes Loch Kollision erkannt.
Wissenschaftler der NASA Fermi Gamma-Ray Space Telescope angekündigt, dass die weltraumgestützten Sternwarte einen Lichtblitz Gamma-Ray "in der gleichen Region des Himmels" mag, als die LIGO-Erkennung, nur 0,4 Sekunden gesehen haben nach LIGO sein Signal erkannt. Fermi-Wissenschaftler arbeiten nach wie vor um zu bestätigen, ob das Signal wirklich war, oder wenn es ein falscher Alarm im Detektor war. [Rekordverdächtige Gamma-Ray Burst Capturedby Fermi (Video)]
"Ich denke, dass die Fermi/GBM-Erkennung unwahrscheinlich ist, real zu sein (es gibt eine Vielzahl von Einwendungen der Gemeinschaft im Umlauf)," Edo Berger, Professor für Astronomie an der Harvard University, sagte Space.com in einer e-Mail.
"Dies bedeutet nicht, dass Avi es Papier ist falsch (da ist es nur ein theoretisches Modell)," Berger hinzugefügt. "Aber im Moment gibt es keine spezifischen Tests des vorgeschlagenen Modells. Ob der Prozess er vorschlägt passiert eigentlich in der Natur bleibt mit zukünftige Beobachtungen abzuwarten. Zum Glück, LIGO und Jungfrau finden Sie viele mehr von diesen binären Schwarzen Loches Fusionen wenn sie für den nächsten Lauf der Wissenschaft einschalten."
Jungfrau ist eine Anlage in Italien, die bald die LIGO-Detektoren auf der Suche nach Gravitationswellen beitreten werden.
Und selbst wenn die Fermi-Erkennung real war, gibt es noch eine Frage, ob die Gamma-Ray Burst aus dem schwarzen Loch Zusammenschluss kam. LIGO kann derzeit nur die Lage der Verschmelzung zu einem Bereich am Himmel messen 600 Quadratgrad eingrenzen. (Der volle Mond deckt 0,2 Quadratgrad des Himmels).
"Ich bin eher zweifelhaft, dass die Fermi-Bericht [Gravitationswelle] Quelle tatsächlich zugeordnet ist; Es ist der relativ kleine statistische Signifikanz, und der Himmel Patch [Gravitationswelle] Quelle zugeordnet ist riesig,"Vicky Kalogera, ein schwarzes Loch-Wissenschaftler an der Northwestern University in Illinois und Mitglied des LIGO-Teams, sagte Space.com in einer e-Mail.
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Kalogera fragte mich auch, warum nur Gamma-Strahlung erkannt werden würde, wenn die Black-Hole-Fusion Licht geschaffen, sagte sie. Andere Instrumente, die auf der Suche in verschiedenen Wellenlängen sah kein Signal zur gleichen Zeit als die Gravitationswellen-Erkennung.
Außerdem gibt es noch die Möglichkeit, die das Fermi-Signal war real, und das es kam tatsächlich aus der Black-Hole-Kollision. Aber auch wenn dieses schwarze Loch-Ereignis ein Beispiel Loebs Hantel Hypothese nicht, sagte er, es könnte andere Ereignisse, die in Zukunft LIGO erkennt, bei denen zwei schwarze Löcher, von der gleichen stellaren Mutter geboren.
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