Signale, die tief in Daten von Gravitationswellen-Observatorien vergraben sind, deuten auf eine Kollision zweier Schwarzer Löcher hin, die eindeutig an verschiedenen Orten entstanden sind.
Fast alle Raumzeitwellen, die Experimente wie das Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory oder LIGO sehen, stammen von Kollisionen zwischen Schwarzen Löchern und Neutronensternen, die wahrscheinlich enge Familienmitglieder sind (SN: 21.01.21). Sie waren einst Paare von Sternen, die gleichzeitig und am selben Ort geboren wurden und schließlich im Alter zu umkreisenden Schwarzen Löchern oder Neutronensternen kollabierten.
Nun scheint eine neu entdeckte Ehe von Schwarzen Löchern, die in bestehenden Daten von LIGO mit Sitz in den USA und seinem Schwesterobservatorium Virgo in Italien gefunden wurde, zu einem nicht verwandten Paar zu gehören. Beweise dafür ergeben sich aus der Art und Weise, wie sie sich drehten, als sie zu einem verschmolzen, berichten Forscher in einem in Druck befindlichen Artikel Körperliche Überprüfung D. Schwarze Löcher, die am selben Ort geboren werden, neigen dazu, ihre Spins ausgerichtet zu haben, wie zwei Spielzeugkreisel, die sich auf einem Tisch drehen, während sie sich gegenseitig umkreisen. Aber das Paar hat in diesem Fall keine Korrelation zwischen ihren jeweiligen Drehungen und Umlaufbahnen, was bedeutet, dass sie an verschiedenen Orten geboren wurden.
„Das sagt uns, dass wir endlich ein Paar Schwarze Löcher gefunden haben, die aus dem Nicht-Alter-werden-und-sterben-Kanal stammen müssen“, sagt Seth Olsen, Physiker an der Princeton University.
Frühere Ereignisse, die in Gravitationswellenbeobachtungen aufgetaucht sind, zeigen Verschmelzungen von hinteren Löchern, die nicht perfekt ausgerichtet sind, aber die meisten nahe genug sind, um stark auf familiäre Verbindungen hinzuweisen. Die neue Entdeckung, die Olsen und Kollegen beim Durchsuchen von Daten fanden, die die LIGO-Virgo-Kollaboration der Öffentlichkeit zugänglich machte, ist anders. Eines der Schwarzen Löcher dreht sich effektiv auf dem Kopf.
Das kann nicht so einfach passieren, es sei denn, die beiden Schwarzen Löcher kommen von verschiedenen Orten. Sie trafen sich wahrscheinlich spät in ihrem stellaren Leben, im Gegensatz zu den Wurfgeschwistern der Schwarzen Löcher, die den Großteil der Gravitationswellenbeobachtungen ausmachen.
Zusätzlich zu der Verschmelzung zwischen nicht verwandten Schwarzen Löchern identifizierten Olsen und seine Mitarbeiter neun weitere Verschmelzungen von Schwarzen Löchern, die durch die früheren LIGO-Virgo-Studien gerutscht waren (SN: 04.08.21).
„Das ist eigentlich das Schöne an dieser Art von Analyse“, sagt Patrick Brady, Sprecher der wissenschaftlichen Zusammenarbeit von LIGO, ein Physiker an der University of Wisconsin-Milwaukee, der nicht an der neuen Studie beteiligt war. „Wir liefern die Daten in einem Format, das von anderen Menschen verwendet werden kann, und dann [they] Zugang haben, um neue Techniken auszuprobieren.“
Um so viele neue Signale aus Daten zusammenzustellen, die bereits von anderen Forschern bearbeitet worden waren, hat Olsens Gruppe die analytische Messlatte ein wenig gesenkt.
„Von den 10 neuen“, sagt Olsen, „sind statistisch gesehen etwa drei, die wahrscheinlich von Rauschen stammen“, anstatt definitive Erkennungen von Verschmelzungen von Schwarzen Löchern zu sein. Unter der Annahme, dass die Verschmelzung fremder Schwarzer Löcher nicht zu den fehlerhaften Signalen gehört, erzählt es mit ziemlicher Sicherheit eine Geschichte über die Geschichte der Schwarzen Löcher, die sich von den anderen bisher gesehenen unterscheidet.
“Es wäre [extremely] Es ist unwahrscheinlich, dass dies von zwei Schwarzen Löchern kommt, die ihr ganzes Leben lang zusammen waren“, sagt Olsen. „Das muss eine Gefangennahme gewesen sein. Das ist cool, weil wir endlich damit beginnen können, diese Region der zu untersuchen [black hole] Population.”
Brady merkt an, dass „wir die Theorie nicht verstehen [of black hole mergers] gut genug, um all diese Dinge sicher vorhersagen zu können.“ Aber die jüngste Studie könnte auf neue und interessante Möglichkeiten in der Gravitationswellenastronomie hinweisen. „Lassen Sie uns diesem Hinweis folgen, um zu sehen, ob er wirklich etwas Seltenes widerspiegelt“, sagt er. „Oder wenn nicht, dann lernen wir andere Dinge.“