Ko gre za številne skrivnosti vesolja, je posebna kategorija rezervirana za črne luknje. Ker so nevidni s prostim očesom, ostanejo vidno neopaženi in znanstveniki so se prisiljeni zanašati na 'videnje' učinkov, ki jih ima njihova intenzivna gravitacija na bližnje zvezde in plinske oblake, da bi jih preučili.
To se bo morda kmalu spremenilo, zahvaljujoč ekipi z univerze Cardiff. Tu so raziskovalci dosegli preboj, ki bi znanstvenikom lahko pomagal odkriti na stotine črnih lukenj po vsem vesolju.
Pod vodstvom dr. Marka Hannama s Šole za fiziko in astronomijo so raziskovalci zgradili teoretični model, katerega cilj je napovedati vse potencialne signale gravitacijskih valov, ki bi jih lahko odkrili znanstveniki, ki delajo z detektorji gravitacijskega observatorija za laserski interferometer (LIGO). .
Ti detektorji, ki delujejo kot mikrofoni, so zasnovani za iskanje ostankov trkov črnih lukenj. Ko so vklopljeni, ekipa iz Cardiffa upa, da bodo njihove raziskave delovale kot nekakšen 'vodnik za opazovalce' in pomagale znanstvenikom ujeti rahle valove trkov - znanih kot gravitacijski valovi -, ki so se zgodili pred milijoni let.
Rentgensko/radio sestavljena slika dveh supermasivnih črnih lukenj, ki se spiralno vrtijo druga proti drugi blizu središča galaksij Abell 400. Zasluge: Rentgen: NASA/CXC/AIfA/D.Hudson & T.Reiprich et al.; Radio: NRAO/VLA/NRL
Ekipa iz Cardiffa, ki jo sestavljajo podoktorski raziskovalci, doktorski študenti in sodelavci z univerz v Evropi in Združenih državah Amerike, bo sodelovala z znanstveniki po vsem svetu, ko bodo poskušali razkriti izvor vesolja.
'Hitro vrtenje črnih lukenj bo povzročilo nihanje orbite, tako kot zadnje nihanje vrtljivega vrha, preden pade,' je dejal Hannam. 'Ta nihanja lahko povzročijo, da črne luknje začrtajo divje poti druga okoli druge, kar vodi do izjemno zapletenih signalov gravitacijskih valov. Naš model želi napovedati to vedenje in pomagati znanstvenikom najti signale v podatkih detektorja.'
Novi model je že vprogramiran v računalniške kode, ki jih znanstveniki LIGO po vsem svetu pripravljajo uporabiti za iskanje združitev črnih lukenj, ko se detektorji vklopijo.
Dr Hannam je dodal: »Včasih so orbite teh vrtečih se črnih lukenj videti popolnoma zapletene, kot krogla vrvice. Če pa si predstavljate, da se vrtite s črnimi luknjami, potem je vse videti veliko bolj jasno in lahko zapišemo enačbe, da opišemo, kaj se dogaja. Kot da bi gledal otroka na hitri vožnji v vrtečem se zabaviščnem parku, ki očitno maha z rokami. Po stranskih vrsticah je nemogoče razbrati, kaj počnejo. Če pa sediš poleg njih, bodo morda sedeli popolnoma mirno in ti dali palec navzgor.'
Raziskovalci so na superračunalniku Columbia v Nasinem raziskovalnem centru Ames zdrobili Einsteinovo teorijo splošne relativnosti, da bi ustvarili tridimenzionalno simulacijo združevanja črnih lukenj. Zasluge: Henze, NASA
Seveda pa je še vedno treba opraviti delo: 'Do zdaj smo vključevali le te precesijske učinke, medtem ko se črne luknje spiralno vrtijo druga proti drugi,' je dejal dr. Hannam. 'Še vedno moramo natančno ugotoviti, kaj naredijo vrtenja, ko črne luknje trčijo.'
Za to morajo izvesti velike računalniške simulacije za reševanje Einsteinovih enačb za trenutke pred in po trku. Prav tako bodo morali izdelati veliko simulacij, da bi zajeli dovolj kombinacij mas črnih lukenj in smeri vrtenja, da bi razumeli splošno obnašanje teh zapletenih sistemov.
Poleg tega je čas za ekipo Cardiffa nekoliko omejen. Ko bodo detektorji vklopljeni, bo le še vprašanje časa, kdaj bodo izvedene prve detekcije gravitacijskih valov. Izračune, ki jih pripravljajo dr. Hannam in njegovi sodelavci, bodo morali pravočasno pripraviti, če upajo, da jih bodo kar najbolje izkoristili.
Toda dr. Hannam je optimističen. 'Leta smo bili obupani, kako razvozlati gibanje črne luknje,' je dejal. 'Zdaj, ko smo to rešili, vemo, kaj storiti naprej.'
Nadaljnje branje: Center za novice – Cardiff U