Oto największe zderzenie czarnych dziur w historii. Jak je odkryto?

To echo najpotężniejszego zderzenia, jakie kiedykolwiek przechwyciła ludzkość — dwóch czarnych dziur, których masa przekroczyła wszystko, co wcześniej uchwyciły detektory fal grawitacyjnych. Każda z nich była ponad sto razy masywniejsza od Słońca. 

Zanim to zdarzenie "dotarło" do naszych instrumentów, minęło 10 miliardów lat. Fale grawitacyjne, które zarejestrowaliśmy, powstały, zanim w ogóle powstała Ziemia. Cofnęliśmy się do czasów, które wymykają się rozumowi. W obserwacjach kosmosu takie "opóźnienia" to nihil novi: wystarczy, że popatrzysz w gwiazdy i tak naprawdę, widzisz ich stan sprzed tysięcy, setek tysięcy lub nawet milionów lat. W obserwacjach astronomicznych opóźnienia sięgające miliardów lat nie są niczym dziwnym.

Co tam się wydarzyło?

Mówimy o czarnych dziurach o masach 103 i 137 mas Słońca. Razem dały obiekt o masie 265 razy większej niż nasza gwiazda macierzysta. Do tej pory rekord wynosił takich mas. Owa struktura nie powstała przypadkiem — była dzieckiem spirali, śladem długiej historii łączenia się wcześniejszych czarnych dziur. A w czasach, gdy owo zjawisko realnie się wydarzyło, tego typu zderzenia to właściwie porządek dzienny.

Obie czarne dziury wirowały z prędkością 400 000 razy większą niż Ziemia. W fizyce to wręcz muskanie nieprzekraczalnej granicy. Właściwie wszystko, co dotyczy tego zjawiska, jest trudne do pojęcia, mając w głowie ograniczenia wynikające z mechaniki klasycznej. Świat nie przygotowuje nas na zrozumienie tego typu rzeczy. Dla badaczy to jednak chleb powszedni.

Czytaj dalej poniżej

Przebadali ponad 160 tys. osób. Teraz wiedzą, dlaczego starzejemy się szybciej Patryk Koncewicz

3I ATLAS może być naprawdę stara. Oto jak bardzo Jakub Szczęsny

Co po kataklizmie?

Kiedy doszło do zderzenia, powstała nowa czarna dziura, ale przez ułamek sekundy była niestabilna. I właśnie w tym momencie mocno "szarpnęła" czasoprzestrzenią. To właśnie ten moment uchwyciły interferometry LIGO. To, co wykryto, to nie sam moment kolizji, ale to, co po niej zostało. Jak rozchodzący się, przedłużony dźwięk po zamknięciu fortepianowej klapy — tyle że zapisany w tkaninie, jaką jest tak naprawdę czasoprzestrzeń.

Teoretycy są zaszokowani. Masy w takim zakresie nie powinny być zaobserwowane. Fizycy wiedzą, że w pewnym przedziale mas gwiazdy po prostu nie tworzą czarnych dziur. Co więc się stało? Odpowiedź jest prowokująca: te obiekty to prawdopodobnie produkty wcześniejszych połączeń — hybrydy hybryd. Wielopokoleniowa gra w łączenie się czarnych dziur, która — jeżeli ma gdzieś koniec — to jest on ustalony dalej, niż nam się wydaje.

Zanim stworzyliśmy detektory fal grawitacyjnych, patrzyliśmy na kosmos jak przez czarną płachtę: coś, co świeci, mogliśmy rozpoznać zaledwie po tym, że czujemy ciepło wynikające ze świecenia.

Czytaj również: Webb odkrył coś, czego nikt się nie spodziewał. Czarna dziura w sercu M83?

A co dalej?

W planach są nowe detektory, jeszcze bardziej czułe. Jeżeli wszystko pójdzie zgodnie z planem, za 10–15 lat będziemy w stanie rejestrować niemal każde połączenie czarnych dziur we wszechświecie. Każde!

I to właśnie jest przyszłość astronomii: nie tylko patrzeć, ale i "słuchać".  Oczywiście w formie, w której w ogóle da się nasłuchiwać Wszechświata. Użycie wszystkich dostępnych zmysłów będzie owocowało dla nas kolejnymi, niesamowitymi znaleziskami.