Cyfuniad o ddau tyllau duon mae ganddo dri cham: cyfnodau ysbrydoledig, uno a chyfnodau neilltuo. Nodweddiadol tonnau disgyrchiant yn cael eu gollwng ym mhob cyfnod. Mae'r cyfnod cau olaf yn fyr iawn ac yn amgodio gwybodaeth am briodweddau terfynol twll du. Ail-ddadansoddi data o ddeuaidd twll du digwyddiad uno Mae GW190521 wedi darparu, am y tro cyntaf, dystiolaeth o ôl-sioeadau llofnod yr uno ar ffurf dwy amlder cylch cyfyng ar wahân a gynhyrchwyd gan y sengl a ddeilliodd o hynny. twll du gan ei fod yn setlo i lawr i ffurf gymesur sefydlog. Dyma'r darganfyddiad cyntaf o amleddau tonnau disgyrchiant lluosog yn ystod y cam galw i lawr. Yn union fel cloch yn canu am beth amser ar ôl bod yn sownd, mae'r sengl canlyniadol ystumio twll du ffurfio ar ôl yr uno 'rings' am beth amser allyrru llewygu tonnau disgyrchiant cyn cyflawni ffurf sefydlog cymesurol. Ac, dim ond siâp y gloch sy'n pennu'r amleddau penodol y mae'r gloch yn canu, yn yr un modd, yn unol â'r theorem dim gwallt, màs a sbin y twll du pennu amlder neilltuo. Felly, mae'r datblygiad hwn yn paratoi'r ffordd ar gyfer defnyddio amleddau neilltuo i astudio priodweddau terfynol twll du.
Tyllau duon yn wrthrychau enfawr gyda meysydd disgyrchiant hynod o gryf. Pan fydd dau orbiting tyllau duon troellog o gwmpas ei gilydd ac yn y pen draw yn cyfuno, ffabrig o gofod-amseroedd o'u cwmpas yn cael eu tarfu sy'n creu crychdonnau o tonnau disgyrchiant pelydru tuag allan. Ers mis Medi 2015 pan ddechreuodd seryddiaeth tonnau disgyrchiant gyda chanfyddiad cyntaf LIGO o tonnau disgyrchiant a gynhyrchir trwy uno dau tyllau duon 1.3 biliwn o flynyddoedd golau i ffwrdd, yn uno tyllau duon yn awr yn cael eu canfod bron unwaith yr wythnos.
Uno tyllau duon mae ganddo dri cham. Pan fydd y ddau tyllau duon yn cael eu gwahanu'n eang, maent yn araf orbit gilydd yn allyrru gwan tonnau disgyrchiant. Mae'r deuaidd yn symud yn raddol i lai a llai orbitau gan fod egni'r system yn cael ei golli ar ffurf tonnau disgyrchiant. Mae hyn yn cyfnod ysbrydoledig o gyfuniad. Y nesaf yw cyfnod uno pan y ddau tyllau duon dod yn ddigon agos i uno i ffurfio sengl twll du gyda siâp gwyrgam. Mae tonnau disgyrchiant cryfaf (GWs) yn cael eu hallyrru ar yr adeg hon sydd bellach yn cael eu canfod a’u cofnodi’n rheolaidd gan arsyllfeydd tonnau disgyrchiant.
Dilynir y cyfnod uno gan gam byr iawn o'r enw cam ringdown wherein y sengl canlyniadol ystumio twll du yn gyflym yn cyflawni ffurf sfferig neu spheroidal mwy sefydlog. Tonnau disgyrchiant a allyrrir yn y cyfnod neilltuo yn llaith ac yn llawer llai na'r GWs a ryddhawyd yn y cyfnod uno. Yn union fel y mae cloch yn canu am beth amser ar ôl bod yn sownd, mae'r sengl sy'n deillio o hynny twll du 'modrwyau' am beth amser yn allyrru llawer llai tonnau disgyrchiant cyn cyflawni ffurf sefydlog cymesurol.
Mae amlder ringdown lluosog gwan tonnau disgyrchiant a ryddhawyd yn ystod y cyfnod neilltuo o uno dau tyllau duon heb eu canfod hyd yn hyn.
Mae tîm ymchwil wedi bod yn llwyddiannus yn ddiweddar yn canfod amleddau tonnau disgyrchiant lluosog yng ngham neilltuo deuaidd twll du digwyddiad uno GW190521. Buont yn chwilio am arlliwiau pylu unigol yn yr amleddau neilltuo heb ystyried unrhyw berthynas ag amleddau ac amseroedd llaith a buont yn llwyddiannus wrth nodi dau fodd sy'n awgrymu'r anffurfiannau canlyniadol. twll du wedi'i allyrru o leiaf ddau amledd ar ôl yr uno. Rhagfynegwyd hyn gan berthnasedd cyffredinol Einstein ac felly mae'r canlyniad yn cadarnhau'r ddamcaniaeth. Ymhellach, cymharodd ymchwilwyr amlder ac amseroedd llaith y ddau fodd neilltuo a ddarganfuwyd yn y digwyddiad uno i brofi'r “theorem dim gwallt” (hynny tyllau duon yn cael eu nodweddu’n llwyr gan fàs a sbin ac nid oes angen “gwallt” arall i ddisgrifio ei nodweddion) ac wedi dod o hyd i ddim y tu hwnt i berthnasedd cyffredinol.
Mae hon yn garreg filltir oherwydd credwyd yn eang na fyddai’n bosibl arsylwi ar amleddau neilltuo lluosog cyn i synwyryddion tonnau disgyrchiant cenhedlaeth nesaf ddod ar gael yn y dyfodol.
***
Ffynonellau:
- Capano, CD et al. 2023. Sbectrwm Lled-normal Amlfodd o Dwll Du Aflonydd. Llythyrau Adolygiad Corfforol. Cyf. 131, Rhifyn 22. 1 Rhagfyr 2023. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.221402
- Max-Planck-Institut fürGravitationsphysik(Albert-Einstein-Institut), 2023. Newyddion – I bwy mae'r twll du yn canu. Ar gael yn https://www.aei.mpg.de/749477/for-whom-the-black-hole-rings?c=26160
***
