Pagsasama ng dalawa black hole may tatlong yugto: inspiral, merger at ringdown phase. Katangian gravitational waves ay inilalabas sa bawat yugto. Ang huling yugto ng pag-ringdown ay napakaikli at naka-encode ng impormasyon tungkol sa mga katangian ng pangwakas Black hole. Muling pagsusuri ng data mula sa binary Black hole merger event GW190521 ay nagbigay, sa unang pagkakataon, ng ebidensya ng signature aftershocks ng merger sa anyo ng dalawang magkahiwalay na mahinang ringdown frequency na ginawa ng nagresultang single Black hole habang ito ay tumira sa isang matatag na simetriko na anyo. Ito ang unang pag-detect ng maramihang gravitational-wave frequency sa ringdown stage. Katulad ng isang kampanang 'tumunog' nang ilang sandali matapos maipit, ang nagresultang single ay nagdistort Black hole nabuo pagkatapos ng merger 'rings' para sa ilang oras na naglalabas ng mahina gravitational waves bago makamit ang simetriko na matatag na anyo. At, ang paraan lamang ng hugis ng kampana ay tumutukoy sa mga partikular na frequency kung saan ang kampana ay tumunog, katulad, ayon sa no-hair theorem, mass at spin ng Black hole matukoy ang mga frequency ng ringdown. Samakatuwid, ang pag-unlad na ito ay nagbibigay daan para sa paggamit ng mga frequency ng ringdown upang pag-aralan ang mga katangian ng final Black hole.
Itim na butas ay napakalaking bagay na may napakalakas na gravitational field. Kapag dalawa orbiting black hole paikot-ikot sa bawat isa at kalaunan ay nagsasama-sama, ang tela ng puwang-mga oras sa kanilang paligid ay nababagabag na lumilikha ng mga ripples ng gravitational waves nagniningning palabas. Mula noong Setyembre 2015 nang nagsimula ang gravitational-wave astronomy sa unang pagtuklas ng LIGO ng gravitational waves nabuo sa pamamagitan ng pagsasama ng dalawa black hole 1.3 bilyong light years ang layo, nagsasama black hole ngayon ay regular na natutukoy halos isang beses bawat linggo.
Ang pagsasama ng black hole may tatlong yugto. Kapag ang dalawa black hole ay malawak na pinaghihiwalay, sila ay dahan-dahan orbita ang bawat isa ay naglalabas ng mahina mga alon ng gravitational. Ang binary ay unti-unting lumilipat sa mas maliit at mas maliit mga orbit habang ang enerhiya ng sistema ay nawawala sa anyo ng gravitational waves. Ito ay yugto ng inspirasyon ng coalescence. Ang susunod ay yugto ng pagsasanib kapag ang dalawa black hole maging malapit upang magsama-sama upang bumuo ng isang solong Black hole may baluktot na hugis. Ang pinakamalakas na gravitational waves (GWs) ay ibinubuga sa yugtong ito na ngayon ay regular na nakikita at naitala ng mga obserbatoryo ng gravitational-wave.
Ang yugto ng pagsasanib ay sinusundan ng isang napakaikling yugto na tinatawag yugto ng ringdown kung saan ang nagresultang solong pangit Black hole mabilis na nakakamit ang mas matatag na spherical o spheroidal form. Mga alon ng gravational na ibinubuga sa ringdown phase ay damped at mas mahina kaysa sa mga GW na inilabas sa merger phase. Tulad ng isang kampanang 'tumunog' sa loob ng ilang oras matapos maipit, ang resultang single Black hole 'rings' para sa ilang oras na naglalabas ng mas mahina gravitational waves bago makamit ang simetriko na matatag na anyo.
Ang mahinang maramihang ringdown frequency ng gravitational waves inilabas sa yugto ng pag-ringdown ng pagsasama ng dalawa black hole ay hindi natukoy sa ngayon.
Kamakailan ay matagumpay ang isang research team sa pag-detect ng maramihang gravitational-wave frequency sa ringdown stage ng binary Black hole merge na kaganapan GW190521. Naghanap sila ng mga indibidwal na pagkupas na tono sa mga frequency ng ringdown nang hindi isinasaalang-alang ang anumang kaugnayan sa mga frequency at mga oras ng pamamasa at naging matagumpay sa pagtukoy ng dalawang mode na nagpapahiwatig ng nagresultang deformed. Black hole naglabas ng hindi bababa sa dalawang frequency pagkatapos ng merger. Ito ay hinulaan ng pangkalahatang relativity ni Einstein kaya ang resulta ay nagpapatunay sa teorya. Dagdag pa, inihambing ng mga mananaliksik ang mga frequency at damping time ng dalawang ringdown mode na natagpuan sa merger event upang subukan ang "no-hair theorem" (na black hole ay ganap na nailalarawan sa pamamagitan ng masa at pag-ikot at walang ibang "buhok" ang kailangan upang ilarawan ang mga tampok nito) at walang nakitang higit sa pangkalahatang relativity.
Ito ay isang milestone dahil malawak na naisip na ang pagmamasid sa maramihang mga ringdown na frequency ay hindi magiging posible bago ang susunod na henerasyong gravitational-wave detector ay maging available sa hinaharap.
***
Pinagmumulan:
- Capano, CD et al. 2023. Multimode Quasinormal Spectrum mula sa isang Perturbed Black Hole. Mga Liham ng Pagsusuri sa Pisikal. Vol. 131, Isyu 22. 1 Disyembre 2023. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.221402
- Max-Planck-Institut fürGravitationsphysik(Albert-Einstein-Institut), 2023. Balita – Para kanino ang black hole ay tumutunog. Available sa https://www.aei.mpg.de/749477/for-whom-the-black-hole-rings?c=26160
***
