‘Batas kecepatan’ lubang hitam yang baru ditemukan mengisyaratkan hukum fisika baru

Para peneliti telah mengidentifikasi batas kecepatan baru untuk tabrakan paling ekstrem di alam semesta.

Menurut penelitian baru, “kecepatan mundur maksimum” yang mungkin terjadi pada lubang hitam yang bertabrakan melebihi 63 juta mph (102 juta km/jam) – sekitar sepersepuluh kecepatan cahaya. Puncak ini terjadi ketika kondisi tabrakan berada pada titik kritis antara dua lubang hitam, baik yang menyatu atau berhamburan saat keduanya saling mendekat, menurut penelitian yang diterbitkan dalam jurnal Physical Review Letters.

A découvrir égalementNazara Tech akan mengumpulkan Rs 100 cr dari Kamath Associates, NKSquared

Selanjutnya, para peneliti berharap dapat membuktikan secara matematis bahwa kecepatan ini tidak dapat dilampaui dengan menggunakan persamaan Einstein untuk relativitas umum, sehingga menimbulkan implikasi potensial terhadap hukum dasar fisika.

“Kami baru menggali permukaan dari sesuatu yang bisa menjadi deskripsi yang lebih universal,” kata rekan penulis studi Carlos Lousto, seorang profesor matematika dan statistik di Rochester Institute of Technology (RIT) di New York, kepada 45Secondes.fr. Batas kecepatan yang baru ditemukan ini bisa menjadi bagian dari serangkaian hukum fisika yang lebih besar yang mempengaruhi segala sesuatu “mulai dari benda terkecil hingga benda terbesar di alam semesta,” kata Lousto.

Cela peut vous intéresserDokter AIIMS Bhopal berhasil melakukan operasi pengangkatan kasus Fetus-in-Fetu

Terkait: Lubang hitam supermasif mengunyah bintang besar, meludahkan ‘nyali’ bintang ke luar angkasa (video)

Gempa dalam jalinan ruang-waktu

Ketika dua lubang hitam lewat berdekatan, mereka akan bergabung atau membelok di sekitar pusat massanya sebelum terbang terpisah. Apakah lubang hitam akan terbang terpisah atau saling berpilin bergantung pada jarak terdekatnya.

Untuk mengidentifikasi kemungkinan kecepatan mundur maksimum lubang hitam yang terbang terpisah, Lousto dan rekan penulis studi James Healy, peneliti di RIT School of Mathematics and Statistics, menggunakan superkomputer untuk menjalankan simulasi numerik. Perhitungan ini melangkah melalui persamaan relativitas umum yang menggambarkan bagaimana dua lubang hitam yang berinteraksi akan berevolusi. Lousto menjelaskan bahwa meskipun manusia mulai mencoba memecahkan persamaan ini secara numerik lebih dari 50 tahun yang lalu, teknik numerik untuk memprediksi ukuran gelombang gravitasi dari tumbukan tersebut baru dikembangkan pada tahun 2005 – hanya 10 tahun sebelum gelombang gravitasi itu sendiri terdeteksi untuk pertama kalinya. Observatorium Gelombang Gravitasi Interferometer Laser (LIGO).

Sejak itu, LIGO telah mengamati hampir 100 tabrakan lubang hitam. Membandingkan data salah satu tabrakan dengan data relativitas numerik mengungkapkan lintasan lubang hitam yang “eksentrik” atau elips. Sebelumnya, para ilmuwan mengira lubang hitam yang saling mendekat akan berputar ke arah satu sama lain dalam orbit yang hampir melingkar, kata Lousto. Penemuan orbit elips memperluas kemungkinan terjadinya tabrakan, dan mendorong mereka untuk mencari skenario tabrakan ekstrem. “Apa yang ingin kami lakukan adalah mendorong batas-batas tabrakan ini,” kata Lousto.

Lousto dan Healy mengamati bagaimana penyesuaian empat parameter memengaruhi hasil interaksi gravitasi antara dua lubang hitam: momen awal lubang hitam, jarak antar lubang hitam pada titik pendekatan terdekat, orientasi rotasi apa pun yang mungkin terjadi pada lubang hitam. porosnya sendiri, dan besarnya rotasi itu.

Dengan menjalankan 1.381 simulasi – yang masing-masing membutuhkan waktu dua hingga tiga minggu – para peneliti menemukan puncak kemungkinan kecepatan mundur lubang hitam dengan putaran berlawanan yang saling berpapasan. Meskipun lubang hitam mengeluarkan radiasi gravitasi ke segala arah, putaran yang berlawanan mendistorsi radiasi ini, menciptakan gaya dorong yang menambah kecepatan mundur.

“Mundurnya lubang hitam setelah mereka bergabung adalah bagian penting dari interaksi mereka,” Imre Bartos, Associate Professor di Departemen Fisika di Universitas Florida, mengatakan kepada 45Secondes.fr melalui email. (Bartos tidak terlibat dalam studi baru ini). Interaksi ini sangat penting terutama di tempat-tempat di alam semesta yang memiliki kepadatan lubang hitam yang tinggi, karena tendangan mundur yang besar mungkin akan mengeluarkan sisa lubang hitam dari wilayah tersebut.

“Seperti halnya kuantitas teoritis yang membatasi, akan menarik untuk melihat apakah alam melebihi ini dalam beberapa situasi yang bisa menandakan penyimpangan dari pemahaman kita tentang cara kerja lubang hitam,” tambah Bartos.

Fisika fundamental baru

Menurut Lousto, “titik kritis” yang menentukan apakah dua lubang hitam yang bertabrakan akan bergabung atau mundur terbuka terhadap sedikit variabilitas dalam orbit lubang hitam. Oleh karena itu, Lousto menyamakan interaksi ini dengan transisi fase yang mulus, seperti transisi fase magnetisme dan superkonduktivitas orde kedua, dibandingkan dengan transisi fase eksplosif orde pertama dari air panas, misalnya, di mana sejumlah panas laten terbatas. diserap sebelum semuanya mendidih. Para peneliti juga melihat sekilas apa yang mungkin menyerupai faktor penskalaan yang merupakan karakteristik transisi fase ini, meskipun simulasi resolusi tinggi lebih lanjut diperlukan untuk mengidentifikasi hal ini secara pasti.

Meskipun demikian, aspek-aspek hasil ini mengisyaratkan kemungkinan adanya “prinsip menyeluruh” yang berlaku pada skala atom hingga lubang hitam yang bertabrakan, kata Lousto.

Terlebih lagi, meskipun menggabungkan dua pilar utama fisika fundamental – relativitas umum untuk gravitasi dan teori kuantum untuk gaya fundamental lainnya – masih sulit dipahami, deskripsi lubang hitam terkait erat dengan beberapa teori yang telah membuka celah di antara keduanya. .

“Ini jauh dari bukti yang kuat,” kata Lousto. “Tetapi ada garis yang memerlukan penelitian lebih lanjut yang mungkin bisa dilakukan oleh orang lain atau diri kita sendiri.”