கருந்துளை இணைப்பு: பல ரிங் டவுன் அதிர்வெண்களின் முதல் கண்டறிதல்   

Merger of two கருப்பு ஓட்டைகள் has three stages: inspiral, merger and ringdown phases. Characteristic ஈர்ப்பு அலைகள் are emitted in each phase. The last ringdown phase is very brief and encode information about properties of final கருப்பு துளை. Reanalysis of data from binary கருப்பு துளை merger event GW190521 has provided, for the first time, evidence of signature aftershocks of the merger in the form of two separate faint ringdown frequencies produced by the resulting single கருப்பு துளை as it settled down to a stable symmetrical form. This is the first detection of multiple gravitational-wave frequencies in the ringdown stage. Just like a bell ‘rings’ for some time after being stuck, the resulting single distorted கருப்பு துளை formed after the merger ‘rings’ for some time emitting faint ஈர்ப்பு அலைகள் before achieving symmetrical stable form. And, just the way shape of the bell determines the specific frequencies with which the bell rings, similarly, as per no-hair theorem, mass and spin of the கருப்பு துளை determine ringdown frequencies. Hence, this development paves the way for use of ringdown frequencies to study properties of final கருப்பு துளை.  

கருந்துளைகள் are massive objects with extremely strong gravitational fields. When two சுற்றிவரும் கருப்பு ஓட்டைகள் spiral around each other and eventually coalesce, the fabric of விண்வெளி-times around them are disturbed that creates ripples of ஈர்ப்பு அலைகள் radiating outwards. Since September 2015 when gravitational-wave astronomy began with LIGO’s first detection of ஈர்ப்பு அலைகள் generated by merger of two கருப்பு ஓட்டைகள் 1.3 billion light years away, merging கருப்பு ஓட்டைகள் are now routinely detected almost once every week.   

இணைத்தல் கருப்பு ஓட்டைகள் has three phases. When the two கருப்பு ஓட்டைகள் are widely separated, they slowly வட்ட பாதையில் சுற்றி each other emitting weak ஈர்ப்பு அலைகள். The binary gradually moves to smaller and smaller சுற்றுப்பாதைகள் as the energy of the system is lost in the form of ஈர்ப்பு அலைகள். இது உத்வேகம் கட்டம் இணைதல். அடுத்தது இணைப்பு கட்டம் when the two கருப்பு ஓட்டைகள் get close enough to coalesce to form a single கருப்பு துளை with distorted shape. Strongest gravitational waves (GWs) are emitted at this stage which are now routinely detected and recorded by gravitational-wave observatories.  

இணைப்பு கட்டம் என்று அழைக்கப்படும் மிகக் குறுகிய கட்டத்தைத் தொடர்ந்து வருகிறது ரிங் டவுன் நிலை wherein the resulting single distorted கருப்பு துளை quickly achieves more stable spherical or spheroidal form. ஈர்ப்பு அலைகள் emitted in the ringdown phase are damped and much fainter than the GWs released in the merger phase. Just as a bell ‘rings’ for some time after being stuck, the resulting single கருப்பு துளை ‘rings’ for some time emitting much fainter ஈர்ப்பு அலைகள் before achieving symmetrical stable form.  

The faint multiple ringdown frequencies of ஈர்ப்பு அலைகள் released during the ringdown phase of merger of two கருப்பு ஓட்டைகள் were undetected so far.  

A research team has recently been successful in detecting multiple gravitational-wave frequencies in the ringdown stage of binary கருப்பு துளை merger event GW190521. They  searched for individual fading tones in the ringdown frequencies without considering any relation with frequencies and damping times and were successful in identifying two modes implying the resulting deformed கருப்பு துளை emitted at least two frequencies after the merger. This was predicted by Einstein’s general relativity hence the result confirms the theory.  Further, researchers compared the frequencies and damping times of the two ringdown modes found in the merger event to test the “no-hair theorem” (that கருப்பு ஓட்டைகள் are completely characterised by mass and spin and no other “hair” is needed to describe its features) and found nothing beyond general relativity.  

இது ஒரு மைல்கல், ஏனெனில் எதிர்காலத்தில் அடுத்த தலைமுறை ஈர்ப்பு-அலை கண்டறிதல்கள் கிடைக்கும் முன் பல ரிங் டவுன் அதிர்வெண்களைக் கவனிப்பது சாத்தியமில்லை என்று பரவலாகக் கருதப்பட்டது.  

 *** 
 

ஆதாரங்கள்:   

1. கபனோ, சிடி et al. 2023. ஒரு குழப்பமான கருந்துளையிலிருந்து மல்டிமோட் குவாசிநார்மல் ஸ்பெக்ட்ரம். உடல் மதிப்பாய்வு கடிதங்கள். தொகுதி. 131, வெளியீடு 22. 1 டிசம்பர் 2023. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.221402  
2. Max-Planck-Institut fürGravitationsphysik(Albert-Einstein-Institut), 2023. செய்தி – கருந்துளை யாருக்காக வளையுகிறது. இல் கிடைக்கும் https://www.aei.mpg.de/749477/for-whom-the-black-hole-rings?c=26160 

***