Průlom v simulaci gravitačních vln pro rotující černé díry a misi LISA
© / kredit: ESO/L. Calçada · Zdroj · · CC BY 4.0 · Úpravy: zmenšení a kredit.
Vědci vyvinuli nový výpočetní postup pro simulaci poruch časoprostorové metriky v okolí rotujících (Kerrových) černých děr. Výzkum se zaměřuje na gravitační samopůsobení – efekt, při kterém malé těleso obíhající černou díru působí na okolní časoprostor a tím ovlivňuje svou vlastní dráhu. Přesný popis tohoto děje je nezbytný pro předpověď gravitačních vln vyzařovaných ze soustav s výrazně odlišnou hmotností složek. Chystaná vesmírná detekční mise LISA vyžaduje pro přesnou interpretaci signálů výpočty alespoň do druhého řádu poruchové teorie. U rotujících černých děr to však kvůli nelineární složitosti Einsteinových rovnic dosud nebylo možné. Autoři proto zformulovali rovnice v takzvané Lorenzově kalibraci (vhodně zvolené matematické soustavě souřadnic) a vyřešili je pomocí metod numerické relativity s využitím spektrální diskretizace a adaptivního zjemňování výpočetní sítě. Nová metoda dosáhla exponenciálně přesných výpočtů prvního řádu pro kruhové dráhy i u černých děr rotujících těsně pod fyzikální hranicí, na takzvaném Thorneově limitu ($|a|/M = 0,998$). Výsledek zároveň poskytuje přesná data potřebná pro navazující výpočty druhého řádu.
Proč je to zajímavé: Výzkum přináší zásadní matematický nástroj pro přesné předpovědi signálů gravitačních vln z okolí extrémně rotujících černých děr, které bude v budoucnu měřit vesmírná mise LISA.
Původní zdroj →Našli jste chybu nebo nepřesnost? Napište redakci. (redakce@kosmonovinky.cz)