Jalan Pintas Matematika Baru Membantu Menjelaskan Tabrakan Lubang Hitam


Situasi seperti apa yang mungkin membuat merger seperti itu? Para peneliti tidak yakin, karena ini adalah perbatasan alam semesta yang baru dibuka. Tetapi ada beberapa kemungkinan.

Pertama, para astronom dapat membayangkan lubang hitam bermassa menengah yang mungkin terdiri dari 80 atau 100 massa matahari bertabrakan dengan lubang hitam berukuran bintang yang lebih kecil dengan sekitar 5 massa matahari.

Kemungkinan lain akan melibatkan tabrakan antara lubang hitam bintang varietas taman dan lubang hitam relatif kecil yang tersisa dari Big Bang — lubang hitam “primordial”. Ini bisa memiliki sedikitnya 1 persen dari massa matahari, sedangkan sebagian besar lubang hitam yang terdeteksi oleh LIGO sejauh ini memiliki berat lebih dari 10 massa matahari.

Awal tahun ini, para peneliti di Max Planck Institute for Gravitational Physics menggunakan model pengganti Field dan Khanna untuk melihat melalui data LIGO untuk tanda-tanda gelombang gravitasi yang berasal dari penggabungan yang melibatkan lubang hitam primordial. Dan meskipun mereka tidak menemukannya, mereka dapat menempatkan batasan yang lebih tepat pada kemungkinan kelimpahan kelas hipotetis lubang hitam ini.

Selain itu, LISA, sebuah observatorium gelombang gravitasi berbasis ruang angkasa, suatu hari nanti mungkin dapat menyaksikan penggabungan antara lubang hitam biasa dan varietas supermasif di pusat galaksi — beberapa bermassa satu miliar matahari atau lebih. Masa depan LISA tidak pasti; tanggal peluncurannya yang paling awal adalah 2035, dan situasi pendanaannya masih belum jelas. Tetapi jika dan ketika diluncurkan, kita mungkin melihat penggabungan pada rasio massa di atas 1 juta.

The Breaking Point

Beberapa di lapangan, termasuk Hughes, telah menggambarkan keberhasilan model baru sebagai “keefektifan yang tidak masuk akal dari perkiraan partikel titik,” menggarisbawahi fakta bahwa keefektifan model pada rasio massa rendah menimbulkan misteri asli. Mengapa peneliti harus dapat mengabaikan detail kritis dari lubang hitam yang lebih kecil dan tetap sampai pada jawaban yang benar?

“Ini memberi tahu kita sesuatu tentang fisika yang mendasari,” kata Khanna, meskipun sebenarnya apa itu tetap menjadi sumber keingintahuan. “Kita tidak perlu menyibukkan diri dengan dua objek yang dikelilingi oleh cakrawala peristiwa yang dapat terdistorsi dan berinteraksi satu sama lain dengan cara yang aneh.” Tapi tidak ada yang tahu kenapa.

Dengan tidak adanya jawaban, Field dan Khanna mencoba memperluas model mereka ke situasi yang lebih realistis. Dalam sebuah makalah yang dijadwalkan untuk diposting awal musim panas ini di server pracetak arxiv.org, para peneliti memberikan lubang hitam yang lebih besar beberapa putaran, yang diharapkan dalam situasi yang realistis secara astrofisika. Sekali lagi, model mereka sangat cocok dengan temuan simulasi relativitas numerik pada rasio massa hingga 3.

Mereka selanjutnya berencana untuk mempertimbangkan lubang hitam yang mendekati satu sama lain pada orbit elips daripada lingkaran sempurna. Mereka juga berencana, bersama dengan Hughes, untuk memperkenalkan gagasan tentang “orbit yang tidak selaras” —kasus di mana lubang hitam miring relatif satu sama lain, mengorbit di bidang geometris yang berbeda.

Akhirnya, mereka berharap untuk belajar dari model mereka dengan mencoba membuatnya rusak. Bisakah itu bekerja pada rasio massa 2 atau lebih rendah? Field dan Khanna ingin mencari tahu. “Seseorang memperoleh kepercayaan dalam metode pendekatan ketika seseorang melihatnya gagal,” kata Richard Price, fisikawan di MIT. “Saat Anda melakukan perkiraan yang mendapatkan hasil yang sangat bagus, Anda bertanya-tanya apakah Anda entah bagaimana curang, secara tidak sadar menggunakan hasil yang seharusnya tidak dapat Anda akses.” Jika Field dan Khanna mendorong model mereka ke titik puncak, dia menambahkan, “maka Anda akan benar-benar tahu bahwa apa yang Anda lakukan tidak curang — bahwa Anda hanya memiliki perkiraan yang bekerja lebih baik dari yang Anda harapkan.”

Cerita asli dicetak ulang dengan izin dari Majalah Quanta, publikasi independen editorial dari Yayasan Simons yang misinya adalah untuk meningkatkan pemahaman publik tentang sains dengan mencakup perkembangan penelitian dan tren dalam matematika dan ilmu fisika dan kehidupan.


Lebih Banyak Kisah WIRED Hebat

Diposting oleh : joker123