Els científics van detectar per primera vegada un patró de to en el so d'un forat negre acabat de néixer, demostrant de nou a Einstein bé

Totes Les Novetats

Els científics detecten per primera vegada tons en el so d’un forat negre acabat de néixer
Els resultats donen suport a la teoria d'Einstein i a la idea que els forats negres no tenen 'cabell'.
Escrit per Jennifer Chu
Notícies del MIT

Si la teoria de la relativitat general d’Albert Einstein és certa, aleshores a forat negre , nascut de les col·lisions còsmiques de dos forats negres massius, hauria de 'sonar' després de produir ones gravitacionals de la mateixa manera que una campana impactada reverbera les ones sonores. Einstein va predir que el to particular i la desintegració d’aquestes ones gravitacionals haurien de ser una signatura directa de la massa i el gir del forat negre acabat de formar.


Ara, físics del MIT i d’altres llocs han estudiat el timbre d’un forat negre infantil i han descobert que el patró d’aquest timbre prediu, de fet, la massa i el gir del forat negre, més proves que Einstein tenia raó durant tot el temps.

Les troballes, publicades avui a Physical Review Letters, també afavoreixen la idea que els forats negres no tenen cap mena de 'pèl', una metàfora que fa referència a la idea que els forats negres, segons la teoria d'Einstein, haurien de presentar només tres propietats observables: massa, rotació , i càrrega elèctrica. Totes les altres característiques, que el físic John Wheeler va anomenar 'cabell', haurien de ser engolides pel mateix forat negre i, per tant, serien inobservables.

RELACIONATS: Aquesta saborosa alga redueix les emissions de vaques en un 99% i aviat podria ser un canvi climàtic

Les conclusions de l’equip avalen avui la idea que els forats negres són, de fet, sense cabells. Els investigadors van poder identificar el patró dels timbres d’un forat negre i, mitjançant les equacions d’Einstein, van calcular la massa i el gir que hauria de tenir el forat negre, donat el seu patró de timbre. Aquests càlculs coincidien amb mesures de la massa i el gir del forat negre realitzades anteriorment per altres.


Si els càlculs de l’equip s’apartessin significativament de les mesures, hauria suggerit que els timbres del forat negre codifiquen propietats diferents de la massa, el gir i la càrrega elèctrica, evidències temptadores de la física més enllà del que la teoria d’Einstein pot explicar. Però, al final, el patró d’anellament del forat negre és una signatura directa de la seva massa i rotació, donant suport a la noció que els forats negres són gegants de cara calva, mancats de propietats estranyes, semblants als cabells.

'Tots esperem que la relativitat general sigui correcta, però aquesta és la primera vegada que ho confirmem d'aquesta manera', diu l'autor principal de l'estudi, Maximiliano Isi, membre de la NASA Einstein Fellow de l'Institut Kavli d'Astrofísica i Investigació Espacial del MIT. “Aquesta és la primera mesura experimental que té èxit a provar directament el teorema del no-pèl. No vol dir que els forats negres no puguin tenir cabell. Vol dir que la imatge dels forats negres sense pèl viu un dia més ”.


VEURE: El braç robòtic que rep el nom de Luke Skywalker permet als amputats tocar i sentir-se de nou: 'Gairebé em posa a plorar'

El 14 de setembre de 2015, els científics van fer el primera detecció d’ones gravitacionals: ondulacions infinitesimals en l’espai-temps, que emanen de fenòmens còsmics llunyans i violents. La detecció, anomenada GW150914, va ser feta per LIGO, l’Observatori d’ones gravitacionals de l’interferòmetre làser. Un cop els científics van eliminar el soroll i van ampliar el senyal, van observar una forma d’ona que creixia ràpidament abans d’esvair-se. Quan van traduir el senyal en so, van sentir una cosa semblant a un 'xisc'.

Els científics van determinar que les ones gravitacionals van ser provocades per la ràpida inspiració de dos forats negres massius. El pic del senyal, la part més forta del crit, es va relacionar amb el moment mateix en què els forats negres van xocar, fusionant-se en un nou i nou forat negre. Tot i que aquest forat negre infantil desprenia ones gravitacionals pròpies, el timbre de la seva signatura, segons els físics, seria massa feble per desxifrar enmig del clam de la col·lisió inicial. Per tant, les traces d’aquest timbre només es van identificar un temps després del pic, on el senyal era massa feble per estudiar-lo en detall.

Isi i els seus col·legues, però, van trobar una manera d’extreure la reverberació del forat negre dels moments immediatament posteriors al pic del senyal. En treballs anteriors dirigits pel coautor d’Isi, Matthew Giesler de Caltech, l’equip va demostrar mitjançant simulacions que aquest senyal, i particularment la porció just després del pic, conté “matisos”: una família de tons forts i de curta durada. Quan van reanalitzar el senyal, tenint en compte els tons, els investigadors van descobrir que podien aïllar amb èxit un patró de trucada específic per a un forat negre de nova creació.


MÉS: Amb neveres i aparells d’aire condicionat que fan servir el 20% de l’energia mundial, els cristalls de plàstic barats podrien ser la resposta

Al nou article de l’equip, els investigadors van aplicar aquesta tècnica a les dades reals de la detecció GW150914, concentrant-se en els darrers mil·lisegons del senyal, immediatament després del pic del xisc. Tenint en compte els tons del senyal, van ser capaços de discernir un repic procedent del nou forat negre infantil. Concretament, van identificar dos tons diferents, cadascun amb una velocitat de to i decadència que van poder mesurar.

'Detectem un senyal d'ona gravitacional global que es compon de diverses freqüències, que s'esvaeixen a diferents ritmes, com els diferents to que formen un so', diu Isi. 'Cada freqüència o to correspon a una freqüència de vibració del nou forat negre'.

La teoria de la relativitat general d’Einstein prediu que el to i la desintegració de les ones gravitacionals d’un forat negre haurien de ser un producte directe de la seva massa i rotació. És a dir, un forat negre d’una determinada massa i rotació només pot produir tons d’un to i una desintegració determinats. Com a prova de la teoria d’Einstein, l’equip va utilitzar les equacions de la relativitat general per calcular la massa i el gir del forat negre acabat de formar, tenint en compte el to i la desintegració dels dos tons que van detectar.

MIREU: Aquesta és la primera imatge d’un forat negre i els científics l’anomenen 'somni fet realitat'

Van trobar els seus càlculs coincidents amb mesures de la massa i el gir del forat negre fets prèviament per altres. Isi diu que els resultats demostren que els investigadors poden, de fet, utilitzar les parts més fortes i detectables d'un senyal d'ona gravitacional per discernir el so d'un nou forat negre, on abans els científics suposaven que aquest so només es podia detectar en un extrem molt més feble. del senyal d’ones gravitacionals i identificar molts tons requeriria instruments molt més sensibles que els que existeixen actualment.

'Això és emocionant per a la comunitat perquè demostra que aquest tipus d'estudis són possibles ara, no d'aquí a 20 anys', diu Isi.

COMPROVAR: L’estudiant camina a Yellowstone i troba bacteris que mengen contaminació i que respiren electricitat

A mesura que LIGO millori la seva resolució i els instruments més sensibles es posin en línia en el futur, els investigadors podran utilitzar els mètodes del grup per 'escoltar' el timbre d'altres forats negres acabats de néixer. I si per casualitat agafen tons que no coincideixen del tot amb les prediccions d’Einstein, això podria ser una perspectiva encara més emocionant.

'En el futur, tindrem millors detectors a la Terra i a l'espai, i podrem veure no només dos, sinó desenes de modes, i precisar les seves propietats amb precisió', diu Isi. 'Si no són forats negres com prediu Einstein, si són objectes més exòtics com els forats de cuc o les estrelles del bosó, potser no sonaran de la mateixa manera i tindrem la possibilitat de veure'ls'.

Reimprès amb permís de Notícies del MIT

Assegureu-vos i compartiu les vostres notícies amb els vostres amics a les xarxes socials ...