Czarna dziura odarta z wielkiej tajemnicy. W kosmosie jednak słychać krzyk

Popkultura od dekad powtarza nam, że w kosmosie nikt nie usłyszy naszego krzyku (kłania się film Alien). Próżnia nie przenosi fal dźwiękowych, więc z perspektywy ludzkiego ucha wszechświat jest absolutnie głuchy. Okazuje się jednak, że kiedy dochodzi do kataklizmu na skrajną skalę, cała struktura kosmosu zaczyna drżeć w sposób, który potrafimy już zarejestrować.

Międzynarodowy zespół astrofizyków dokonał właśnie czegoś, co do tej pory wydawało się niewykonalne, uchwycił moment zderzenia dwóch czarnych dziur i po raz pierwszy zajrzał tak blisko ich tajemniczego horyzontu zdarzeń, rejestrując ostatnie chwile przed tym, jak cała informacja została pochłonięta na wieczność.

Przełomowa analiza opublikowana została na łamach prestiżowego magazynu Nature. Naukowcy pod kierunkiem dr Ling Sun oraz doktoranta Neila Lu (główna ilustracja) z australijskiego centrum OzGrav i Australijskiego Uniwersytetu Narodowego (ANU), we współpracy z badaczami z Kanady, USA i Hiszpanii, przeanalizowali sygnał oznaczony jako GW250114.

To fala grawitacyjna wychwycona w zeszłym roku przez amerykańskie detektory LIGO. Był to najgłośniejszy kosmiczny pomruk, jaki kiedykolwiek zarejestrowała ludzkość, trzykrotnie silniejszy od historycznego, pierwszego odkrycia fal grawitacyjnych sprzed dekady. Ta gigantyczna energia pozwoliła badaczom dotrzeć do miejsca, które do tej pory pozostawało całkowicie poza naszym zasięgiem.

Kluczem do sukcesu okazała się zupełnie nowa metoda analizy danych stworzona przez australijski zespół. Do tej pory zderzenia czarnych dziur jawiły się w detektorach jako gwałtowny skok energii, po którym następowało szybkie wygaszenie sygnału.

To właśnie one niosły informacje z ułamka sekundy przed tym, jak obie czarne dziury połączyły się w jedno, a cały emitowany przez nie sygnał oraz światło zostały bezpowrotnie pożarte przez nowo powstały obiekt. Dzięki temu astrofizycy zyskali unikalne okno obserwacyjne na obszar, który dotychczas uchodził za niewidzialny.

Czym właściwie jest horyzont zdarzeń, do którego obrzeży dotarli badacze? To absolutna granica czarnej dziury. Punkt, w którym grawitacja staje się tak potężna, że prędkość potrzebna do ucieczki z jej uścisku musiałaby przewyższyć prędkość światła.

Ponieważ fizyka nie pozwala na szybszy ruch, wszystko, co przekroczy tę niewidzialną linię, zostaje uwięzione na zawsze. Fizycy od lat głowią się nad tym obszarem, ponieważ to właśnie tam załamuje się znana nam nauka.

Jest to miejsce bezpośredniego zderzenia ogólnej teorii względności Einsteina, która opisuje kosmos w skali makro, z mechaniką kwantową rządzącą światem cząstek elementarnych. Zrozumienie procesów zachodzących przy samym horyzoncie zdarzeń może być kluczem do stworzenia tak zwanej teorii wszystkiego.

Dzięki nowej technice analitycznej naukowcy mogą teraz badać parametry czarnych dziur z niespotykaną dotąd precyzją. Analiza sygnału GW250114 pozwoliła zmierzyć dwie fundamentalne cechy nowo powstałego obiektu: prędkość jego rotacji oraz grawitację powierzchniową. T

o z kolei otwiera drzwi do bezpośredniego badania jednego z najbardziej egzotycznych zjawisk w astrofizyce, tak zwanego wleczenia układów inercjalnych (ang. frame dragging). Czarna dziura, obracając się wokół własnej osi z ogromną prędkością, dosłownie porywa i zwija ze sobą strukturę otaczającej ją czasoprzestrzeni. Tworzy to ekstremalne środowisko, w którym żaden obiekt nie jest w stanie pozostać w bezruchu względem odległego obserwatora.

Nowe odkrycie to pierwszy realny krok, by sprawdzić, czy teoria Einsteina wytrzymuje próbę w tak skrajnych warunkach, czy też zmusi nas do napisania podręczników fizyki na nowo.