W 2023 roku detektory fal grawitacyjnych zarejestrowały zderzenie 7 miliardów lat świetlnych od Ziemi. Analiza sygnału GW231123 pokazała, że połączyły się dwa niezwykłe obiekty: czarne dziury o masach z „zakazanej” strefy, gdzie – zgodnie z teorią – nie powinny powstawać. Gwiazdy o masie około 70–140 Słońc zwykle wybuchają jako tzw. supernowe z niestabilnością par, które rozrywają je na strzępy bez pozostawienia resztek. Tymczasem tutaj pozostały dwie czarne dziury i na dodatek wirowały niemal z prędkością światła.
Dotąd tłumaczono takie przypadki jako „drugie pokolenie” po wcześniejszych zlewach, ale ten scenariusz zwykle miesza kierunki obrotu i nie daje pary jednocześnie tak masywnych i szybko wirujących obiektów. Zespół Ore Gottlieba z Center for Computational Astrophysics w Instytucie Flatiron zaproponował prostsze wyjaśnienie: po prostu dopisał do obliczeń pole magnetyczne. W ich symulacjach bardzo masywna gwiazda (początkowo ok. 250 Słońc) traci część masy w trakcie życia, a przy zapadaniu tworzy wirujący dysk materii opleciony silnymi liniami pola. Magnetyzm ściska i „pompuje” dysk jak sprężynę, wyrzucając nawet połowę pozostałej materii z prędkościami bliskimi świetlnej.
Skutek jest podwójny i zaskakująco elegancki. Po pierwsze, nowo narodzona czarna dziura jest lżejsza, więc może wpaść w lukę masową uznawaną za niedozwoloną. Po drugie, to samo pole magnetyczne steruje jej obrotem: im silniejsze, tym mniejsza masa i wolniejszy spin; im słabsze, tym czarna dziura cięższa i szybsza. Z tego wynika prosty wzorzec łączący masę i wirowanie, który można sprawdzić, porównując wiele przyszłych detekcji fal grawitacyjnych.
Co ważne, symulacje przewidują także towarzyszące zjawiska wysokoenergetyczne, m.in. rozbłyski gamma, które teleskopy mogą wychwycić razem z sygnałem grawitacyjnym. Jeśli takie „podpisy” będą pojawiać się obok zdarzeń podobnych do GW231123, wzrośnie pewność, że to właśnie magnetyzm otworzył drzwi czarnym dziurom „z zakazu wstępu”. Dane z LIGO/Virgo oraz prace zespołu Flatiron wskazują więc na nowy, spójny obraz narodzin najbardziej ekstremalnych obiektów we Wszechświecie, a rzekomo „niemożliwe” czarne dziury stają się całkiem możliwe – pod warunkiem, że w grze są silne pola magnetyczne.
Ilustracja została przygotowana z użyciem AI na bazie oryginalnego zdjęcia w celu zachowania spójności wizualnej.
Pełna treść źródłowa: Universe Today
