février 4, 2023

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Les origines des trous noirs binaires pourraient être cachées dans leur spin, selon une étude : ScienceAlert

dans Une étude récente Publié dans Lettres d’astronomie et d’astrophysiqueune équipe de chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) a utilisé différents modèles informatiques pour examiner 69 binaires confirmés. trous noirs pour aider à identifier leur origine et a constaté que leurs résultats de données changeaient en fonction des configurations de modèles.

Essentiellement, les entrées changeaient constamment les sorties, et les chercheurs veulent mieux comprendre comment et pourquoi cela se produit et quelles mesures peuvent être prises pour obtenir des résultats plus cohérents.

« Lorsque vous modifiez le modèle et le rendez plus flexible ou faites des hypothèses différentes, vous obtenez une réponse différente sur la façon dont les trous noirs se forment dans l’univers », a déclaré Silvia Pescovino, une étudiante diplômée du MIT travaillant sur Laboratoire LIGOet co-auteur de l’étude, a déclaré dans A déclaration.

« Nous montrons que les gens doivent être prudents car nous n’en sommes pas encore au point dans nos données où nous pouvons croire ce que le modèle nous dit. »

Aime Étoiles binairesEt Trous noirs binaires Deux objets massifs en orbite l’un autour de l’autre, chacun ayant le potentiel de se heurter – ou de fusionner – ensemble, avec une autre propriété commune étant que les trous noirs naissent parfois de l’effondrement d’étoiles massives mourantes, également appelées supernovae.

Mais la façon dont les trous noirs binaires sont apparus reste un mystère, car il existe deux hypothèses actuelles concernant leur formation : « l’évolution du champ binaire » et « l’assemblage dynamique ».

L’évolution binaire du champ implique l’explosion d’une paire d’étoiles binaires, laissant à leur place deux trous noirs, qui continuent à orbiter l’un autour de l’autre comme auparavant.

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Puisqu’ils étaient initialement en orbite autour d’étoiles binaires, on pense que leur rotation et leur inclinaison doivent également s’aligner.

Les scientifiques émettent également l’hypothèse que les spins alignés indiquent qu’il provient d’un disque galactique, étant donné son environnement relativement calme.

L’agrégation dynamique implique le moment où deux trous noirs individuels, chacun avec sa propre inclinaison et sa propre rotation, sont finalement combinés par des processus astrophysiques extrêmes, pour former leur propre binaire. Trou noir le système.

On suppose actuellement que cet appariement se produira très probablement dans un environnement dense tel qu’un amas globulaire, où des milliers d’étoiles rapprochées peuvent forcer deux trous noirs ensemble.

La vraie question est : quelle partie des trous noirs binaires émerge de chaque méthode individuellement ? Les astronomes pensent que la réponse réside dans les données, en particulier les mesures de la rotation du trou noir.

En utilisant 69 trous noirs confirmés, les astronomes ont déterminé que ces objets massifs peuvent provenir à la fois d’amas globulaires et de disques galactiques.

Le laboratoire LIGO aux États-Unis a travaillé avec son homologue italien, Viergepour déterminer les cycles (périodes de rotation) de 69 trous noirs confirmés.

« Mais nous voulions savoir, avons-nous suffisamment de données pour faire cette distinction? » dit Pescovino. « Et il s’avère que les choses sont désordonnées et incertaines, et c’est plus difficile qu’il n’y paraît. »

Pour l’étude, les chercheurs ont continuellement modifié une série de modèles informatiques pour vérifier si leurs résultats étaient cohérents avec les prédictions de chaque modèle.

Un tel modèle est configuré pour supposer que seule une fraction des trous noirs binaires a été produite avec des spins alignés, le reste contenant des spins aléatoires. Un autre modèle est configuré pour prédire la variation de la direction de rotation moyenne.

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En fin de compte, leurs conclusions ont indiqué que les résultats changent constamment en fonction des modèles modifiés.

Essentiellement, les résultats ont été constamment modifiés en fonction des modifications du modèle, ce qui signifie que les données de plus de 69 trous noirs binaires confirmés seraient probablement nécessaires pour obtenir des résultats plus cohérents.

« Notre article montre que votre résultat dépend entièrement de la façon dont vous modélisez votre astrophysique, plutôt que des données elles-mêmes », a déclaré Pescovino.

« Nous avons besoin de plus de données que nous ne le pensions, si nous voulons faire une affirmation indépendante des hypothèses astrophysiques que nous faisons », a déclaré Salvatore Vitale, professeur agrégé de physique et membre de l’Institut Kavli d’astrophysique et de recherche spatiale. au Massachusetts Institute of Technology, l’auteur principal de l’étude.

Mais de combien de données les astronomes auront-ils besoin ? Vitale estime que le réseau LIGO sera capable de détecter un nouveau trou noir binaire tous les quelques jours, une fois le réseau remis en service début 2023.

« Les mesures de spin que nous avons maintenant sont très incertaines », a déclaré Vitale.

« Mais au fur et à mesure que nous en construisons plus, nous pouvons obtenir de meilleures informations. Ensuite, nous pouvons dire, quelles que soient les spécificités de mon modèle, les données me racontent toujours la même histoire – une histoire à laquelle nous pouvons alors croire. »

Cet article a été initialement publié par l’univers aujourd’hui. Lis le L’article d’origine.