Fusion von zwei Schwarze Löcher besteht aus drei Phasen: Inspirations-, Fusions- und Ringdown-Phase. Charakteristisch Gravitationswellen werden in jeder Phase emittiert. Die letzte Ringdown-Phase ist sehr kurz und enthält Informationen über die endgültigen Eigenschaften schwarzes Loch. Neuanalyse von Daten aus Binärdateien schwarzes Loch Das Fusionsereignis GW190521 hat zum ersten Mal Hinweise auf charakteristische Nachbeben der Fusion in Form von zwei separaten, schwachen Abklingfrequenzen geliefert, die von der resultierenden Single erzeugt wurden schwarzes Loch als es sich zu einer stabilen symmetrischen Form beruhigte. Dies ist der erste Nachweis mehrerer Gravitationswellenfrequenzen im Ringdown-Stadium. So wie eine Glocke nach dem Feststecken noch einige Zeit „läutet“, ist die resultierende Single verzerrt schwarzes Loch Die nach der Fusion entstandenen „Ringe“ strahlen für einige Zeit schwach aus Gravitationswellen bevor eine symmetrische, stabile Form erreicht wird. Und allein die Form der Glocke bestimmt die spezifischen Frequenzen, mit denen die Glocke klingelt, ebenso wie nach dem No-Hair-Theorem die Masse und der Spin der Glocke schwarzes Loch Bestimmen Sie die Ruffrequenzen. Daher ebnet diese Entwicklung den Weg für die Verwendung von Ringdown-Frequenzen zur Untersuchung der Endeigenschaften schwarzes Loch.
Schwarze Löcher sind massive Objekte mit extrem starken Gravitationsfeldern. Wenn zwei umkreisen Schwarze Löcher spiralen umeinander und verschmelzen schließlich, das Gewebe von Raum-Die Zeiten um sie herum werden gestört, was zu Wellen führt Gravitationswellen nach außen ausstrahlend. Seit September 2015, als die Gravitationswellenastronomie mit der ersten Entdeckung von LIGO begann Gravitationswellen durch den Zusammenschluss zweier entstanden Schwarze Löcher 1.3 Milliarden Lichtjahre entfernt, verschmelzen Schwarze Löcher werden mittlerweile routinemäßig fast einmal pro Woche entdeckt.
Die Fusion von Schwarze Löcher hat drei Phasen. Als die beiden Schwarze Löcher sind weit voneinander entfernt, sie langsam Orbit einander strahlen schwach aus Gravitationswellen. Die Binärdatei wird nach und nach kleiner und kleiner Bahnen da die Energie des Systems in Form von verloren geht Gravitationswellen. Dies ist inspirierende Phase der Verschmelzung. Das nächste ist Fusionsphase wenn die zwei Schwarze Löcher kommen Sie nahe genug heran, um zu einer Einheit zu verschmelzen schwarzes Loch mit verzerrter Form. In diesem Stadium werden die stärksten Gravitationswellen (GWs) ausgesendet, die heute routinemäßig von Gravitationswellenobservatorien erfasst und aufgezeichnet werden.
Auf die Fusionsphase folgt eine sehr kurze Phase namens Ringdown-Phase wobei die resultierende Single verzerrt ist schwarzes Loch erreicht schnell eine stabilere Kugel- oder Kugelform. Gravitationswellen Die in der Ringdown-Phase emittierten GWs sind gedämpft und viel schwächer als die in der Fusionsphase freigesetzten GWs. So wie eine Glocke nach dem Feststecken noch einige Zeit „läutet“, ist die daraus resultierende Single schwarzes Loch 'Ringe' emittieren seit einiger Zeit viel schwächer Gravitationswellen bevor eine symmetrische, stabile Form erreicht wird.
Die schwachen Mehrfach-Ringdown-Frequenzen von Gravitationswellen veröffentlicht während der Ringdown-Phase der Fusion der beiden Schwarze Löcher blieben bisher unentdeckt.
Einem Forschungsteam ist es kürzlich gelungen, mehrere Gravitationswellenfrequenzen im Ringdown-Stadium des Binärsystems nachzuweisen schwarzes Loch Fusionsereignis GW190521. Sie suchten nach einzelnen Fading-Tönen in den Ringdown-Frequenzen, ohne irgendeinen Zusammenhang mit Frequenzen und Dämpfungszeiten zu berücksichtigen, und konnten erfolgreich zwei Modi identifizieren, die die resultierende Verformung implizieren schwarzes Loch nach der Fusion mindestens zwei Frequenzen abgestrahlt. Dies wurde von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagt, daher bestätigt das Ergebnis die Theorie. Darüber hinaus verglichen die Forscher die Frequenzen und Dämpfungszeiten der beiden beim Fusionsereignis gefundenen Abklingmodi, um das „No-Hair-Theorem“ (dass) zu testen Schwarze Löcher sind vollständig durch Masse und Spin charakterisiert und es bedarf keines weiteren „Haares“, um ihre Eigenschaften zu beschreiben) und haben nichts gefunden, was über die allgemeine Relativitätstheorie hinausgeht.
Dies ist ein Meilenstein, da allgemein angenommen wurde, dass die Beobachtung mehrerer Ringdown-Frequenzen nicht möglich sein würde, bevor in Zukunft Gravitationswellendetektoren der nächsten Generation verfügbar sein würden.
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Quellen:
- Capano, CD et al. 2023. Quasinormales Multimode-Spektrum eines gestörten Schwarzen Lochs. Briefe zur körperlichen Untersuchung. Bd. 131, Ausgabe 22. 1. Dezember 2023. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.221402
- Max-Planck-Institut fürGravitationsphysik(Albert-Einstein-Institut), 2023. News – Für wen das Schwarze Loch klingelt. Verfügbar um https://www.aei.mpg.de/749477/for-whom-the-black-hole-rings?c=26160
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