วิธีแก้ปัญหาทางสถิติสำหรับปัญหาสามร่างที่น่าอับอายของฟิสิกส์คลาสสิกสามารถอธิบายได้ว่าทำไมเครื่องตรวจจับคลื่นโน้มถ่วงของ LIGO-Virgo จึงสังเกตเห็นการควบรวมของหลุมดำจำนวนมาก ปัญหาสามร่างนี้เกี่ยวข้องกับวัตถุคลาสสิกสามชิ้น (เช่น ดวงดาว ดาวเคราะห์ หรือแม้แต่หลุมดำ) ที่โคจรรอบและมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน โดยหลักการแล้ว พฤติกรรมของระบบสามตัวในอนาคต
ในวิวัฒนาการจะถูกกำหนดโดยเงื่อนไขเริ่มต้น
ของระบบโดยเฉพาะ อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยในเงื่อนไขเริ่มต้นเหล่านี้สามารถสะสมเมื่อเวลาผ่านไปจนเกิดความแตกต่างอย่างมากในผลลัพธ์ เนื่องจากเป็นไปไม่ได้เลยที่จะวัดเงื่อนไขเริ่มต้นด้วยความแม่นยำที่ไร้ขอบเขต ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะใช้เงื่อนไขเหล่านี้ในการทำนายผลลัพธ์ในระยะยาว ซึ่งเป็นสัญญาณของความโกลาหลที่กำหนดขึ้นได้
วิธีแก้ปัญหาแบบปิดทั่วไปของปัญหาสามร่างนั้นไม่มีอยู่จริง แต่ถ้าวัตถุนั้นมีมวลแตกต่างกันมาก ระบบสามารถประมาณได้โดยปัญหาสองร่างที่มีการรบกวนเล็กน้อยจากวัตถุที่สาม แต่เมื่อมวลทั้งสามมีความคล้ายคลึงกัน ตอนนี้ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ในสหรัฐอเมริกาได้สร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ของระบบสามระบบที่ สร้างโดยNicholas Stoneจากมหาวิทยาลัยฮิบรูแห่งเยรูซาเลม (ซึ่งทำงานในขณะที่อยู่ที่มหาวิทยาลัยโคลัมเบียในนิวยอร์ก) และนาธาน ลีห์แห่งมหาวิทยาลัยคอนเซปซิออนในชิลี การจำลองสามารถช่วยอธิบายได้ว่าทำไม LIGO-Virgo จึงเห็นแรงโน้มถ่วงมากมาย- คลื่นสัญญาณจากการรวมตัวของหลุมดำ
การเลิกราเป็นเรื่องง่ายที่จะทำนักวิจัยทราบดีว่าระบบสามตัวที่ไม่ใช่ลำดับชั้นนั้นไม่เสถียรในระยะยาวและมีแนวโน้มที่จะแตกหัก “แฝดสามแบบไม่มีลำดับชั้นมีแนวโน้มที่จะเลิกรากันไม่นานหลังจากที่พวกมันเกิด” สโตนอธิบาย “นั่นหมายถึงสามชั้นที่ไม่มีลำดับชั้นในจักรวาลนี้ ทำสิ่งที่น่าสนใจได้ก่อตัวขึ้นในลักษณะพิเศษบางอย่าง”
สโตนและลีห์สร้างแบบจำลองหนึ่งในสองกลไก
ที่รู้จักโดยที่ระบบสามชั้นที่ไม่ใช่ลำดับชั้นสามารถก่อตัวได้ “ถ้าคุณมีกระจุกดาวที่หนาแน่นมาก คู่แฝดแต่ละดวงมักจะกระจัดกระจายจากดาวเดี่ยวที่ผ่านไปมา” สโตนอธิบาย “ถ้าดาวดวงเดียวเข้ามาใกล้มากพอ มันสามารถดักจับเป็นดาวคู่ได้ชั่วคราว และสร้างสามดวงที่ไม่เสถียรและไม่มีลำดับชั้น ซึ่งจะสลายตัวในภายหลังเพื่อให้ดาวคู่มีคุณสมบัติต่างกัน”
นักวิจัยได้จำลองเหตุการณ์ดังกล่าวด้วยคอมพิวเตอร์หลายแสนครั้ง หลังจากจับวัตถุที่สามได้แล้ว ระบบสามวัตถุจะวิวัฒนาการผ่านช่วงเวลาที่ยาวนานซึ่งดาวสองดวงมีพฤติกรรมเป็นเลขฐานสองอย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะที่ดาวดวงที่สามมีปฏิสัมพันธ์เล็กน้อยจากระยะไกล ช่วงเวลาแห่งความสงบเหล่านี้ถูกขัดจังหวะด้วย “การแย่งชิง” ที่ค่อนข้างวุ่นวายและค่อนข้างวุ่นวายเมื่อดาวทั้งสามดวงอยู่ใกล้กัน การแย่งชิงกันแต่ละครั้งจะสิ้นสุดลงเมื่อดาวดวงหนึ่ง
ไม่จำเป็นต้องเป็นดาวดวงเดิม – ได้รับพลังงานมากพอที่จะหนีออกจากศูนย์กลางของระบบ สิ่งนี้ทำให้อีกสองคนกลับสู่วงโคจรใกล้ไบนารีที่ค่อนข้างเสถียร อย่างไรก็ตาม พลังงานไม่เพียงพอสำหรับดาวฤกษ์ที่พุ่งออกมาเพื่อหลบหนีจากระบบ 3 ร่างอย่างแท้จริง และเมื่อมันกลับคืนมา จะเกิดการแย่งชิงกันอีกครั้ง เมื่อดาวดวงใดดวงหนึ่งในสามดวงได้รับความเร็วหลบหนีระหว่างการแย่งชิง
ให้กำเนิดไบนารีแม้ว่าจะยังคงเป็นไปไม่ได้
ที่จะคาดการณ์ว่าระบบใดระบบหนึ่งจะพัฒนาไปอย่างไร แต่งานวิจัยชิ้นใหม่นี้นำเสนอการแจกแจงทางสถิติที่แสดงถึงความน่าจะเป็นของระบบสามชั้นที่ไม่ใช่ลำดับชั้นที่วุ่นวายมีแนวโน้มที่จะเลิกรากันมากที่สุด ยิ่งไปกว่านั้น ยังช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถอนุมานเกี่ยวกับสภาวะที่น่าจะเป็นในระบบสามระบบซึ่งให้กำเนิดไบนารีที่มีคุณสมบัติเฉพาะ “เราสามารถบอกคุณได้ว่าวงโคจรโดยทั่วไปจะเป็นวงรีมากกว่าวงกลม โดยมีการกระจายความน่าจะเป็นของวงรี” สโตนอธิบาย
Adrian Hamersจาก Max Planck Institute for Astrophysics ในมิวนิกอธิบายว่า “ฉันคิดว่าผลลัพธ์มีนัยสำคัญอย่างมากจากมุมมองของทฤษฎีฟิสิกส์ดาราศาสตร์ แต่พวกมันมีการใช้งานทั่วไปมากกว่ากลุ่มเล็กๆ นี้” โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การสร้างระบบเลขฐานสองบางประเภทสามารถอธิบายได้ว่าทำไมเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงของ LIGO–Virgo จึงสังเกตเห็นการรวมตัวกันของหลุมดำมวลสุริยะหลายครั้งในระบบเลขฐานสอง
ระบบดาวคู่แบบหลุมดำดังกล่าวสามารถเกิดขึ้นได้จากดาวคู่ที่แยกตัวออกมา ซึ่งแต่ละดวงจะยุบตัวเป็นหลุมดำ อย่างไรก็ตาม ปัญหาของสิ่งนี้คือดาวที่มีมวลและการแยกตัวที่เหมาะสมเพื่อสร้างดาวคู่ของหลุมดำดังกล่าว คาดว่าจะรวมตัวกันเป็นดาวฤกษ์นานก่อนที่พวกมันจะกลายเป็นหลุมดำ หากดวงดาวอยู่ห่างกัน – และมีเวลาพอที่จะยุบตัวเพื่อก่อตัวเป็นหลุมดำ – คาดว่าหลุมดำจะใช้เวลานานกว่าอายุของเอกภพในการรวมตัว
LIGO ตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงครั้งแรก – จากหลุมดำสองหลุมที่รวมเข้าด้วยกัน การมีอยู่ของวัตถุที่สามอาจเป็นคำตอบดังที่ Hamers อธิบายว่า: “ในการโต้ตอบแบบไดนามิกประเภทนี้ คุณสามารถขับหลุมดำเข้าไปในวงโคจรที่แคบกว่าซึ่งพวกมันสามารถรวมเข้าด้วยกันได้ภายในเวลาที่สั้นกว่ามาก
Johan Samsingจากสถาบัน Niels Bohr ในโคเปนเฮเกนเล็งเห็นความหมายที่สำคัญหลายประการสำหรับงานนี้ – และข้อบกพร่องที่สำคัญอย่างหนึ่ง: สูตรนี้ใช้ได้เฉพาะกับระบบที่พัฒนาอย่างวุ่นวายผ่านชุดของรัฐช่วงชิง โดยลืมเงื่อนไขเริ่มต้นไป ในปัจจุบัน เขากล่าวว่า จำเป็นต้องมีการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อคำนวณว่าระบบจะเข้าสู่สถานะดังกล่าวหรือไม่: “ประมาณครึ่งหนึ่งของการโต้ตอบทั้งหมด วัตถุที่สามจะผ่านไบนารีในทันทีและรบกวนมันในข้อความเดียว” เขาอธิบาย . “ฉันจะเห็นว่านี่เป็นก้าวแรก: หากพวกเขาสามารถขยายความเป็นทางการและบอกว่าส่วนใดของเฟสที่วุ่นวายและไม่เป็นระเบียบ นั่นจะเป็นขั้นตอนต่อไปที่เป็นธรรมชาติ”
เทอร์โมมิเตอร์ Nanodiamond ใช้อุณหภูมิของเซลล์ชีวภาพหลังจากวัดค่าคัปปลิ้งแบบคู่ภายในคลัสเตอร์ด้วยความแม่นยำสูงและความละเอียดสูง ทีมงานได้ใช้อัลกอริธึมเพื่อสร้างภาพ 3 มิติของโครงสร้างให้มีความแม่นยำมากกว่า 0.1 นาโนเมตร ซึ่งน้อยกว่าระยะห่างระหว่างอะตอมของคาร์บอนที่อยู่ใกล้เคียงในเพชร
Credit : zakopanetours.net ianwalk.com immergentrecords.com imperialvalleyusbc.org inmoportalgalicia.net iranwebshop.info ispycameltoes.info italiapandorashop.net jpjpwallet.net l3paperhanging.org
