W świecie czarnych dziur są na ogół trzy kategorie rozmiaru: czarne dziury masy gwiezdnej (około pięć do 50 razy większa niż masa słońca), supermasywne czarne dziury (miliony do miliardów razy masa słońca) i czarne otwory między masami z masami gdzieś pomiędzy.
Chociaż wiemy, że czarne dziury w pośredniej masie powinny istnieć, niewiele wiadomo na temat ich pochodzenia lub cech-są one uważane za rzadkie „brakujące ogniwa” w ewolucji czarnych dziur.
Jednak cztery nowe badania rzuciły nowe światło na tajemnicę. Badania prowadzono przez zespół w laboratorium asystenta profesora fizyki i astronomii Karan Jani, który pełni również funkcję dyrektora założyciela inicjatywy Vanderbilt Labs Labs. Prace zostały sfinansowane przez National Science Foundation i Vanderbilt Office of the Vice Provost for Research and Innovation.
Główny artykuł, „Właściwości kandydatów do czarnej dziury„ Lite ”w trzecim biegu obserwacyjnym Ligo-Virgo”, został opublikowany w Astrophysical Journal Letters i prowadzony przez Lunar Labs postoktorancki Anjali Yelikar i Ph.D. kandydat Krystal Ruiz-Rocha. Zespół ponownie przeanalizował dane z wygranej przez Nobla interferometru obserwatorów fali grawitacyjnej (LIGO) w USA i detektorze Panny we Włoszech.
Naukowcy odkryli, że fale te odpowiadały fuzji czarnych otworów większych niż 100 do 300 razy większa niż masa słońca, co czyni je najcięższymi zdarzeniami fali grawitacyjnej zarejestrowane w astronomii.
„Czarne dziury są najlepszymi kosmicznymi skamielinami” – powiedziała Jani. „Masy czarnych dziur zgłoszone w tej nowej analizie pozostały wysoce spekulacyjne w astronomii. Ta nowa populacja czarnych dziur otwiera niespotykane okno na pierwsze gwiazdy, które rozjaśniły nasz wszechświat”.
Detektory na ziemi, takie jak LIGO, wychwytują tylko ułamek sekundy ostatniej kolizji tych „lekkich” czarnych otworów międzyprawnych, co utrudnia określenie, w jaki sposób wszechświat je tworzy. Aby to poradzić, laboratorium Jani zwróciło się do nadchodzącej europejskiej agencji kosmicznej i misji laserowej interferometru NASA (LISA), rozpoczynającym się pod koniec lat 30. XX wieku.
W dwóch dodatkowych badaniach opublikowanych w Astrophysical Journal „A Sea of Black Holes: Charakteryzowanie podpisu LISA dla binarów czarnych dziur gwiazdowych”, prowadzone przez Ruiz-Ranjana, i „Opowieść o dwóch czarnych dziur: wielokrotnie czarne pomiar fali grawitacyjnej, zanim merge w merge w merge w merge, pojemnik na merge, szarpiące lampki, szarpnięte lampki, szarpiące lampki, pojemnik na merge, szarpiące lampki, szarpiące lampki. pochodzenie, ewolucja i los.
Wykrywanie fal grawitacyjnych z kolizji czarnej dziury wymaga ekstremalnej precyzji – jak próba usłyszenia spadku szpilki podczas huraganu. W czwartym badaniu opublikowanym również w czasopiśmie Astrophysical „Brak usterki w matrycy: solidna rekonstrukcja sygnałów fali grawitacyjnej pod artefakcjami hałasu”, zespół pokazał, w jaki sposób modele sztucznej inteligencji gwarantują, że sygnały z tych czarnych otworów pozostają nieskrwestowane z hałasu środowiskowego i detektora w danych. Artykuł został prowadzony przez doktorantów Chayana Chatterjee i rozwija program AI Jani dla New Messengers, współpracy z Data Science Institute.
„Mamy nadzieję, że te badania wzmacniają przypadek czarnych otworów masowych jako najbardziej ekscytującego źródła w sieci detektorów fali grawitacyjnej od Ziemi do kosmosu”-powiedział Ruiz-Rocha. „Każde nowe wykrywanie zbliża nas do zrozumienia pochodzenia tych czarnych dziur i dlaczego wpadają w ten tajemniczy zasięg masowy”.
Idąc naprzód, Yelikar powiedział, że zespół zbada, w jaki sposób czarne dziury w pośredniej masie można zaobserwować przy użyciu detektorów na Księżycu.
„Dostęp do niższych częstotliwości fali grawitacyjnej z powierzchni księżycowej może pozwolić nam zidentyfikować środowiska, w których żyją czarne otwory-coś, czego detektory oparte na ziemi po prostu nie mogą rozwiązać”-powiedziała.
Oprócz kontynuowania tych badań Jani będzie również współpracować z krajowymi Akademiej Nauk, Inżynierii i Medycyny w badaniu sponsorowanym przez NASA w celu zidentyfikowania wysokiej wartości księżycowych dla ludzi w celu rozwiązania celów naukowych na poziomie dekadalnym.
W ramach swojego uczestnictwa w tym badaniu Jani przyczyni się do panelu heliofizyki, fizyki i fizyki, w celu zidentyfikowania i wyrażania celów naukowych związanych z fizyką słoneczną, pogodą kosmiczną, astronomią i fundamentalną fizyką, które najbardziej umożliwiłyby ludzkie odkrywcy księżyca.
„To ekscytujący moment w historii – nie tylko na studiowanie czarnych dziur, ale także przyniesienie granic naukowych wraz z nową erą eksploracji kosmosu i księżycowego” – powiedziała Jani. „Mamy rzadką okazję do wyszkolenia następnego pokolenia studentów, których odkrycia będą kształtowane i dokonane z księżyca”.