Μαύρες Τρύπες: Τα βαρυτικά κύματα θα μπορούσαν να αποκαλύψουν την προέλευση των μελανών οπών

Οι παρατηρήσεις των συγχωνεύσεων στο απόμακρο σύμπαν θα μπορούσαν να δείξουν εάν όλες οι μαύρες τρύπες σχηματίζονται από άστρα.

Οι πρόσφατες ανακαλύψεις των βαρυτικών κυμάτων που προέρχονται από συγχωνεύσεις μελανών οπών και άστρων νετρονίων έχουν ανοίξει την πόρτα σε μια νέα εποχή της αστρονομίας. Μπορούμε, τώρα, να χρησιμοποιήσουμε αυτές της προβλεπόμενες από παλιά πτυχές του χωρόχρονου για να διερευνήσουμε φαινόμενα τα οποία αλλιώς θα ήταν αφανή. Θα μπορούσε, για παράδειγμα, να ριχθεί φως στην προέλευση των μελανών οπών. Η καθιερωμένη θεωρία είναι ότι αυτές γεννιούνται από υπερκαινοφανείς, που υπονοεί ότι οι μαύρες τρύπες δεν θα μπορούσαν να έχουν διαμορφωθεί νωρίτερα από τα πρώτα άστρα. Οι Σάββας Κουσιάππας, από το Πανεπιστήμιο Brown και Abraham Loeb από το Πανεπιστήμιο Harvard, βρήκαν ένα τρόπο να ελέγξουν αυτή την ιδέα με στάθμιση της πιο πρώιμης εποχής στην οποία μπορούν να σχηματιστούν βαρυονικές – αυτές που αποτελούνται από ύλη που βλέπουμε στα άστρα και τους πλανήτες – μαύρες τρύπες.

Υποθέτοντας ότι ο σχηματισμός των μελανών οπών ακολουθεί αυτόν των άστρων, οι ερευνητές υπολογίζουν το ρυθμό με τον οποίο οι συγκρούσεις μελανών οπών θα ανιχνεύονται σε ευρείας κλίμακας μετατόπιση στο ερυθρό. Αυτό που βρήκαν είναι ότι πέρα από μια μετατόπιση περίπου 40 – όπου παρατηρούνται αντικείμενα που σχηματίστηκαν κατά τη διάρκεια των πρώτων 65 εκατομμυρίων ετών μετά την μεγάλη έκρηξη – ο ρυθμός των συγκρούσεων θα έπεφτε σε λιγότερο από ένα ανά έτος. Η εποχή αυτή θα μπορούσε να είναι προσιτή στα επόμενης γενιάς παρατηρητήρια των βαρυτικών κυμάτων. Αν αυτά τα όργανα βρουν ότι ο μαύρες τρύπες συγκρούονταν πιο συχνά από μια φορά ανά έτος κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, τότε τουλάχιστον ορισμένες μαύρες τρύπες σχηματίστηκαν πριν από τα άστρα: Είναι είτε αρχέγονα υπολείμματα του βρεφικού σύμπαντος ή προϊόντα της ασυνήθιστα πυκνών περιοχών που είναι πιο σύνηθες από ότι προβλέπουν τα υπάρχοντα μοντέλα. Η εύρεση στοιχείων για τις αρχέγονες μαύρες τρύπες θα μπορούσε να ρίξει φως στη φύση των μελανών οπών ή στην προέλευση της κοσμικής δομής στο πρώιμο σύμπαν.

Πηγή: American Physical Society

Περισσότερα στη δημοσίευση: Maximum Redshift of Gravitational Wave Merger Events. Physical Review Letters.