Superpotężne zderzenia

Superpotężne zderzenia

Supergęste, masywne obiekty, nie pozwalające na ucieczkę nawet światłu. O tych zdumiewających własnościach czarnych dziur słyszeli chyba wszyscy. Choć część ich własności można wyjaśnić nawet w szkole, posługując się teorią grawitacji, opracowaną przez Newtona, klucz do zrozumienia czarnych dziur tkwi w einsteinowskiej ogólnej teorii względności. Nawet ona nie jest w stanie wyjaśnić, co dzieje się we wnętrzu czarnej dziury, czyli wewnątrz obszaru, którego nic nie może opuścić. Tłumaczy jednak zachowanie czarnych dziur, obserwowanych z zewnątrz. Część jej przewidywań jest jednak tak złożona, że nie ma prostych rozwiązań, i może być uzyskana tylko metodą modelowania komputerowego. Szczególnie interesujące wydaje się opisanie dramatycznego procesu zderzania się dwóch czarnych dziur, do którego - jak wskazują dotychczasowe oszacowania - od czasu do czasu we Wszechświecie dochodzi. Choć symulacje komputerowe zderzenia prowadzi od lat wiele zespołów, problem jest tak trudny, że żadnemu z nich nie udało się jeszcze stworzyć na komputerze modelu, opisującego choćby jedno pełne okrążenie wirujących wokół siebie tuż przed zderzeniem dziur. Dopiero teraz zespół astronomów i fizyków z Penn State University doniósł o wykonaniu pierwszego pełnego komputerowego okrążenia czarnych dziur, po którym - tak jak we wszystkich poprzednich próbach - program przestał prawidłowo działać. Jedno pełne okrążenie dostarczyło jednak ważnych danych, które można wykorzystać do dalszego projektowania programów. Kluczowym rozwiązaniem w skutecznym programie okazał się właściwy wybór układu współrzędnych, w których opisywano zachowanie się obu czarnych dziur. Układ współporuszał się wraz z nimi, dzięki czemu znikła znaczna część trudności obliczeniowych. Czy kiedyś będziemy mogli porównać wyniki obliczeń z rzeczywistością? To całkiem prawdopodobne - już dziś działa detektor fal grawitacyjnych, który powinien zarejestrować zderzenie takiej niezbyt odległej pary. A jeśli obserwacje nie będą zgodne z obliczeniami? Trzeba będzie rozstrzygnąć, czy winien jest błędny algorytm, czy... nie do końca doskonała teoria względności.