Este artigo foi publicado originalmente em A conversa. A publicação contribuiu com o artigo para o Space.com’s Vozes especializadas: OP-ED & Insights.
Buracos negros são objetos astronômicos enormes, estranhos e incrivelmente poderosos. Os cientistas sabem disso buracos negros supermassivos residem nos centros da maioria das galáxias.
E eles entendem como certas estrelas formam os buracos pretos de massa estelar comparativamente menores quando chegam ao fim de sua vida. Entender como os buracos negros de massa estelar menor podem formar os buracos negros supermassivos ajuda os astrônomos a aprender sobre Como o universo cresce e evolui.
Mas há uma pergunta em aberto na pesquisa de buracos negros: Que tal buracos negros com massas no meio? Estes são muito mais difíceis de encontrar do que seus colegas estelares e supermassivos, na faixa de tamanho de algumas centenas a algumas centenas de milhares de vezes a massa do sol.
Somos uma equipe de astrônomos que estão pesquisando Para esses buracos negros, chamados buracos negros intermediários. Em um Novo papeldois de nós (Krystal e Karan) se unimos a um grupo de pesquisadores, incluindo o pesquisador de pós -doutorado Anjali Yelikarolhar as ondulações no espaço-tempo para identificar alguns desses buracos negros indescritíveis.
Leve -me para o jogo de bola (onda gravitacional)
Para ter uma idéia intuitiva de como os cientistas detectam buracos negros em massa estelares, imagine que você está em um jogo de beisebol, onde está sentado diretamente atrás de uma grande coluna de concreto e não consegue ver o diamante. Pior ainda, a multidão é mergulhosa, por isso também é quase impossível ver ou ouvir o jogo.
Mas você é um cientista, então pega um microfone de alta qualidade e seu computador e escreva um algoritmo de computador que pode levar dados de áudio e separar o ruído da multidão do “Thunk” de um bastão atingindo uma bola.
Você começa a gravar e, com prática e atualizações suficientes em seu hardware e software, pode começar a seguir o jogo, obtendo uma noção de quando uma bola é atingida, em que direção ela vai, quando atinge uma luva, onde os pés dos corredores bateam na sujeira e muito mais.
É certo que essa é uma maneira desafiadora de assistir a um jogo de beisebol. Mas, diferentemente do beisebol, ao observar o universo, às vezes a maneira desafiadora é tudo o que temos.
Esse princípio de gravar som e usar algoritmos de computador para isolar certas ondas sonoras para determinar o que são e de onde vêm é semelhante à maneira como os astrônomos como nós estudam ondas gravitacionais. Ondas gravitacionais são Ondulações no espaço-tempo Isso nos permite observar objetos como buracos negros.
Agora imagine a implementação de um algoritmo de som diferente, testando -o em várias entradas do jogo e encontrando um sucesso em particular que nenhuma combinação legal de morcegos e bolas poderia ter produzido. Imagine que os dados estavam sugerindo que a bola era maior e mais pesada do que um beisebol legal poderia ser. Se nosso papel era sobre um jogo de beisebol em vez de ondas gravitacionais, é isso que teríamos encontrado.
Ouvindo ondas gravitacionais
Enquanto a configuração de gravação de beisebol foi projetada especificamente para ouvir os sons de um jogo de beisebol, os cientistas usam um observatório especializado chamado Observatório de Ondas Gravitacionais de Interferômetro a Laser, ou LIGOpara Observe o “som” de dois buracos negros que se fundem fora no universo.
Os cientistas procuram as ondas gravitacionais que podemos medir usando o LIGO, que tem um dos mais Laser laser e mindante e sistemas ópticos já criados.
Em cada evento, dois “pai” buracos negros fundir -se em um único buraco negro e mais maciço. Usando dados do LIGO, os cientistas podem descobrir onde e a que distância a fusão aconteceu, quão enormes são os pais e os buracos negros resultantes, qual direção no céu a fusão aconteceu e outros detalhes importantes.
A maioria dos pais pretos dos pais em eventos de fusão originalmente se forma de estrelas que chegaram ao fim de suas vidas – estes são furos pretos de massa estelar.
A lacuna de massa do buraco negro
Nem toda estrela moribunda pode criar um buraco negro de massa estelar. Os que fazem geralmente estão entre cerca de 20 a 100 vezes a massa do sol. Mas, devido à complicada física nuclear, estrelas realmente massivas explodem de maneira diferente e não deixam para trás nenhum remanescente, buraco negro ou não.
Essas físicas criam o que nos referimos como “Gap em massa“Em buracos negros. Um buraco negro menor provavelmente se formou a partir de uma estrela moribunda. Mas sabemos que um buraco negro mais enorme do que cerca de 60 vezes o tamanho do sol, enquanto não é um buraco negro supermassivo, ainda é grande demais para se formar diretamente de uma estrela moribunda.
O corte exato para a lacuna de massa ainda é um tanto incerto, e muitos astrofísicos estão trabalhando em medições mais precisas. No entanto, estamos confiantes de que existem lacunas em massa e que estamos no estádio dos limites.
Chamamos buracos negros nesta lacuna Lite buracos negros de massa intermediária Ou IMBHs Lite, porque são os buracos negros menos massivos que esperamos existir de fontes que não sejam estrelas. Eles não são mais considerados buracos negros em massa estelar.
Chamá -los de “intermediário” também não captura por que eles são especiais. Eles são especiais porque são muito mais difíceis de encontrar, os astrônomos ainda não têm certeza de quais eventos astronômicos podem criá -los e preenchem uma lacuna no conhecimento dos astrônomos de como o universo cresce e evolui.
Evidências para IMBHs
Em nossa pesquisa, analisamos 11 candidatos a fusões negras da terceira observação da LIGO. Esses candidatos eram possivelmente sinais de ondas gravitacionais que pareciam promissores, mas ainda precisavam de mais análises para confirmar conclusivamente.
Os dados sugeriram que, para os 11 que analisamos, seu buraco negro pós-fusão pode estar na faixa Lite IMBH. Encontramos cinco buracos negros pós-fusão que nossa análise estava 90% confiante de que eram IMBHs LITE.
Ainda mais criticamente, descobrimos que um dos eventos tinha um buraco negro dos pais que estava na faixa de lacunas em massa, e dois tinham orifícios negros dos pais acima da faixa de lacunas em massa. Como sabemos que esses buracos negros não podem vir das estrelas diretamente, essa descoberta sugere que o universo tem outra maneira de criar buracos negros tão enorme.
Um buraco negro dos pais Este massivo já pode ser o produto de outros dois buracos negros que se fundiram no passado; portanto, observar mais IMBHs pode nos ajudar a entender com que frequência os buracos negros são capazes de “se encontrar” e se fundir no universo.
LIGO está nos estágios finais de seu Quarta observação de corrida. Como esse trabalho usou dados da terceira corrida de observação, estamos entusiasmados em aplicar nossa análise a esse novo conjunto de dados. Esperamos continuar procurando por IMBHs Lite e, com esses novos dados, melhoramos nossa compreensão de como “ouvir” com mais confiança esses sinais de buracos negros mais maciços acima de todo o ruído.
Esperamos que este trabalho não apenas fortaleça o caso dos IMBHs Lite em geral, mas também ajude a esclarecer mais como eles são formados.
Este artigo é republicado de A conversa sob uma licença Creative Commons. Leia o Artigo original.
