A világegyetem utolsó visszhangja: a fekete lyukak suttogása

Jellemző példa erre, hogy amikor fekete lyukak összeütköznek, erejük hullámként terjed szét a téridőben – akárcsak egy falhoz ütött harang zúgása. Ezeket hívják gravitációs hullámoknak, és ezt követik azok a halkan elnyúló, késői visszhangok, amelyeket a fizikusok eddig csak elméletekben sejtettek, de sosem figyeltek még meg közvetlenül. Most első alkalommal sikerült részletesen szimulálniuk, hogyan hangzana ez az úgynevezett „árulkodó farok” (telltale tail), vagyis a végső suttogás.

A fekete lyukak összeolvadásának véghangjai

A nemzetközi kutatócsoport a numerikus relativitás eszközeivel dolgozott, vagyis a lehető legpontosabb számítógépes modellezést alkalmazta. Ezáltal végre sikerült teljes egészében kiszámolni és megvizsgálni a fekete lyukak összeolvadása utáni visszhangot. Leo Stein, a Mississippi Egyetem fizikusa rámutatott, hogy míg eddig csak leegyszerűsített modellekben látták a „farkat”, most először tudták tisztán azonosítani azt teljes szimulációban. Ez a „hang” egészen eltér az első, nagy energiájú rezgéstől: hosszan elnyúló, szinte észrevétlen, folyamatosan csökkenő moraj, amely a téridő utolsó, lassú megnyugvását jelzi.

Túlmutat a fekete lyukakon

A gravitációs hullámokban óriási mennyiségű információ rejtőzik. A most elemzett „farok” nemcsak a fekete lyukakról árulkodik, hanem az egész univerzumról is, amelyen a hullámok keresztülhaladtak. Úgy tűnik, hogy ezek az utolsó visszhangok segítenek jobban megérteni a téridő felépítését. Míg az első rezgések az összeolvadás közvetlen környezetét tükrözik, addig a késői hullámok az univerzum nagyobb szerkezetére világítanak rá. Ezáltal teljesebb képet kaphatunk a világegyetem működéséről.

Nehéz az észlelésük

Ezeket a visszhangokat azonban közvetlenül észlelni nagyon nehéz, hiszen az alacsony frekvenciák könnyen elvesznek a zajban. Hogy a szimulációban mégis észrevehetővé váljanak, a kutatók a fekete lyukak átlagos, viszonylag kör alakú pályáját erősen elnyújtották, gyakorlatilag frontális ütközést modelleztek. Az ilyen jelenség rendkívül ritka az univerzumban, mégis csak így lehetett a hatás elég „hangos” ahhoz, hogy a farokjel egyértelműen előbukkanjon.

Új eszköz Einstein nyomában

A kutatás következő célja a szimulációk finomítása reálisabb, pályamozgást is tartalmazó forgatókönyvekre. Most már tudjuk, milyen jelet kell keresni a gravitációs hullámokat figyelő detektorok adataiban. Az ilyen késői visszhangok minden észlelése csak tovább erősíti Einstein általános relativitáselméletét, hiszen ezek a „suttogások” csak görbült téridőben jöhetnek létre. Úgy tűnik, egy újabb kulcsdarab került elő univerzumunk rejtélyes kirakósából.

2025, adminboss, phys.org alapján