Splývání černých děr. Kredit: LIGO / T. Pyle.

Historická detekce gravitačních vln na gravitační observatoři aLIGO má svoje důsledky, které se šíří … skoro jako gravitační vlny. Odborníci vítají zrození gravitační astronomie, objevují se rozličné výstřední teorie o povaze objektů, jejichž srážku experiment aLIGO zachytil, máme tu druhou detekci gravitačních vln a už se vynořily i nové studie o budoucím provozu gravitačních observatoří druhé generace.

Richard O’Shaughnessy. Kredit: RIT

V čerstvém čísle časopisu Nature publikovali Richard O’Shaughnessy z amerického Rochester Institute of Technology (RIT) a jeho kolegové detailní model vzniku binárních černých děr ze dvojic gigantických hvězd. Odvozují z něj, že každým pozemským rokem dojde ve vesmíru ke stovkám podobných událostí, tedy ke splynutí masivních černých děr hvězdné velikosti. Pokud to tak doopravdy je, tak by tyto události měla pozorovat druhá generace pozemních detektorů gravitačních vln.

Podle O'Shaughnessyho není náš vesmír všude stejný. V některých místech prý vzniká mnohem více dvojic černých děr, tedy binárních černých děr, než jinde. O’Shaughnessy a spol. to detailně analyzovali.

Gravitační observatoř. Kredit: Caltech.

Gigantické hvězdy, z nichž se rodí velké černé díry hvězdných velikostí, podobné dvojici černých děr, co měla na svědomí gravitační vlny ulovené na observatoři aLIGO, bývají velice vzácné. Bývají to hvězdy „primitivní“ povahy o hmotnosti 40 až 100 Sluncí, které obsahují jen minimální množství těžších prvků a naopak velmi vysoké procento vodíku.

Rochester Institute of Technology

Takové hvězdy podle O'Shaughnessyho vznikají v oblastech vesmíru, dnes vzácných, kde je hmota s metalicitou (obsahem těžších prvků) odpovídající maximálně jedné desetině metalicity našeho Slunce. Tyhle oblasti fungují jako továrny na výrobu binárních černých děr hvězdné velikosti, které budeme moci odhalit pomocí gravitačních detektorů blízké budoucnosti.
O’Shaughnessy a spol. předpovídají, že binární systémy velkých černých děr hvězdných velikostí bývají stabilní. Při vzniku těchto černých děr obvykle podle badatelů nedochází k explozi supernovy a zhroucení jádra umírající hvězdy udělá v takovém případě jenom malý kopanec, který nezpůsobí vykolejení binárního systému. Jestli se předpovědi O’Shaughnessyho týmu potvrdí, můžeme ve vesmíru očekávat asi tak 1000 splynutí černých děr o hmotnosti 20 až 80 Sluncí ročně. Připravované gravitační observatoře druhé generace se jich už jistě nemohou dočkat. 


Video:  CITA 690: New perspectives on the dynamics of precessing binary black holes



Literatura
Rochester Institute of Technology 22. 6. 2016, Nature 534: 512–515.