Znakiem naprawdę wielkiej teorii naukowej są wyniki, które przewiduje ona, przeprowadzając eksperymenty lub obserwacje. Jedną z największych teorii, jakie kiedykolwiek zaproponowano, była koncepcja względności, opisana przez Alberta Einsteina na początku XX wieku.
Oprócz pomagania nam zrozumieć, że światło jest ostatecznym ograniczeniem prędkości Wszechświata, Einstein opisał samą grawitację jako wypaczenie czasoprzestrzeni.
Zrobił coś więcej niż tylko kilka szczegółowych wyjaśnień dla Wszechświata, zaproponował serię testów, które można wykonać, aby dowiedzieć się, czy jego teorie są poprawne.
Na przykład jeden test całkowicie wyjaśnił, dlaczego orbita Merkurego nie zgadzała się z prognozami Newtona. Inne prognozy można przetestować za pomocą instrumentów naukowych dnia, takich jak pomiar dylatacji czasu za pomocą szybko zmieniających się zegarów.
Ponieważ grawitacja jest zniekształceniem czasoprzestrzeni, Einstein przewidział, że masywne obiekty poruszające się w czasoprzestrzeni powinny generować zmarszczki, takie jak fale poruszające się w oceanie.
Po prostu chodząc, zostawiasz fale grawitacyjne, które kompresują i powiększają przestrzeń wokół ciebie. Jednak fale te są niezwykle małe. Tylko najbardziej energetyczne zdarzenia w całym Wszechświecie mogą wytwarzać fale, które możemy wykryć.
Potrzeba było ponad 100 lat, by wreszcie udowodnić, że jest to prawdziwe, bezpośrednie wykrywanie fal grawitacyjnych. W lutym 2016 r. Fizycy z Obserwatorium Fala Laserowego Interferometru Grawitacyjnego lub LIGO ogłosili zderzenie dwóch masywnych czarnych dziur w odległości ponad miliarda lat świetlnych.
Każda czarna dziura może kolidować. Zwykłe stare czarne dziury o masie gwiazdowej lub supermasywne czarne dziury. Ten sam proces, na zupełnie inną skalę.
Zacznijmy od czarnych dziur o masie gwiazdowej. Tworzą się one oczywiście, gdy gwiazda o masie wielokrotnie większej od naszego Słońca umiera w supernowej. Podobnie jak zwykłe gwiazdy, te masywne gwiazdy mogą znajdować się w układach podwójnych.
Wyobraź sobie mgławicę gwiezdną, w której tworzą się pary podwójnych gwiazd. Ale w przeciwieństwie do Słońca, każdy z nich to potwory o masie wielokrotnie większej niż Słońce, emitujące tysiące razy więcej energii. Dwie gwiazdy będą krążyć wokół siebie przez zaledwie kilka milionów lat, a następnie wybuchną jako supernowa. Teraz będziesz mieć masywną gwiazdę krążącą wokół czarnej dziury. A potem druga gwiazda eksploduje, a teraz masz dwie czarne dziury krążące wokół siebie.
Gdy czarne dziury krążą wokół siebie, promieniują falami grawitacyjnymi, które powodują rozpad ich orbity. Właściwie to trochę zadziwiające. Czarne dziury przekształcają pęd w fale grawitacyjne.
Gdy ich pęd kątowy maleje, krąży do wewnątrz, aż faktycznie zderzy się. To, co powinno być jedną z najbardziej energetycznych eksplozji w znanym Wszechświecie, jest całkowicie ciemne i ciche, ponieważ nic nie może uciec przed czarną dziurą. Bez promieniowania, bez światła, bez cząstek, bez krzyków, bez niczego. A jeśli zetrzesz dwie czarne dziury razem, otrzymasz po prostu masywniejszą czarną dziurę.
Fale grawitacyjne wyrywają się z tej doniosłej kolizji jak fale przez ocean i są wykrywalne przez ponad miliard lat świetlnych.
Dokładnie tak stało się na początku tego roku z ogłoszeniem LIGO. Ten czuły przyrząd wykrył fale grawitacyjne generowane, gdy dwie czarne dziury o 30 masach słonecznych zderzyły się w odległości około 1,3 miliarda lat świetlnych.
Nie było to również zdarzenie jednorazowe, wykryli kolejne zderzenie z dwiema innymi czarnymi dziurami o masie gwiazdowej.
Zwykłe czarne dziury o masie gwiazdowej nie są jedynymi, które mogą się zderzyć. Supermasywne czarne dziury również mogą się zderzać.
Z tego, co możemy powiedzieć, istnieje supermasywna czarna dziura w sercu niemal każdej galaktyki we Wszechświecie. Ten w Drodze Mlecznej ma ponad 4,1 miliona mas Słońca, a ten w sercu Andromedy ma od 110 do 230 milionów mas Słońca.
Za kilka miliardów lat Droga Mleczna i Andromeda zderzą się i rozpoczną proces łączenia. O ile czarna dziura Drogi Mlecznej nie zostanie wyrzucona w kosmos, dwie czarne dziury znajdą się na orbicie.
Tylko z czarnymi dziurami o masie gwiezdnej będą promieniować momentem pędu w postaci fal grawitacyjnych i spiralnie coraz bliżej siebie. W pewnym momencie, w odległej przyszłości, dwie czarne dziury połączą się w jeszcze bardziej supermasywną czarną dziurę.
Droga Mleczna i Andromeda połączą się w Milkdromeda, a przez kolejne miliardy lat będą nadal zbierać nowe galaktyki, wydobywać czarne dziury i mieszać je w kolektyw.
Czarne dziury mogą się absolutnie zderzyć. Einstein przewidział, że fale grawitacyjne to wygenerują, a teraz LIGO zaobserwował je po raz pierwszy. W miarę opracowywania lepszych narzędzi powinniśmy dowiedzieć się coraz więcej o tych ekstremalnych wydarzeniach.
Podcast (audio): Pobierz (Czas trwania: 6:11 - 2,2 MB)
Subskrybuj: podcasty Apple | Android | RSS
Podcast (wideo): Pobierz (Czas trwania: 6:13 - 80,7 MB)
Subskrybuj: podcasty Apple | Android | RSS
