Зіткнення чорних дір може вибухати зі світлом

Астрономи припускають, що при злитті двох чорних дір, які обертаються навколо третьої, більш масивної, вони спричиняють світіння матеріалу в акреційному диску третьої чорної діри.

Про це розповідають в Лабораторії реактивного руху NASA.

Коли дві чорні діри рухаються спірально одна навколо одної і в кінцевому підсумку відбувається зіткнення, вони посилають гравітаційні хвилі -- пульсації в просторі та часі, які можна виявити за допомогою надзвичайно чутливих інструментів на Землі. Оскільки чорні діри та злиття чорних дір повністю темні, ці події невидимі для телескопів та інших приладів для виявлення світла, якими користуються астрономи. Однак, теоретики дійшли до ідей про те, як злиття чорних дір може виробляти світловий сигнал, викликаючи випромінювання поруч розташованого матеріалу.

Недавно вчені, використовуючи Перехідний об′єкт Цвікі (ZTF) від Калтех, що в обсерваторії Паламар поблизу Сан-Дієго, можливо, помітили, що могло б бути саме таким сценарієм. Якщо б це було підтверджено, це був би перший відомий спалах світла від пари чорних дір при зіткненні.

Злиття було встановлено 21 травня 2019 року двома детекторами гравітаційних хвиль -- Лазерною інтерферометричною гравітаційно-хвильовою обсерваторією Національного наукового фонду (LIGO) та європейським детектором Virgo -- у події під назвою GW190521g. Це виявлення дозволило вченим ZTF шукати світлові сигнали з місця походження сигналу гравітаційної хвилі. Ці детектори гравітаційих хвиль також помітили злиття між щільними космічними об′єктами, званими нейтронними зірками, і астрономи виявили викиди світла від цих зіткнень.

Результати ZTF описані в новому дослідженні, опублікованому в журналі "Physical Review Letters". Автори припускають, що дві чорні діри-партнери, кожна в кілька десятків разів масивніша за Сонце, оберталися навколо третьої надмасивної чорної діри, яка в мільйони разів перевищує масу Сонця і оточена диском газу та іншого матеріалу. Коли дві менші чорні діри злилися, вони утворили нову, більшу чорну діру, яка зазнала б удару і вистрілила у випадковому напрямку. Згідно з новим дослідженням, він, можливо, пробився крізь диск з газу, спричинивши спалах в ньому.

"Це виявлення надзвичайно захоплююче", - сказав Даніель Стерн, співавтор нового дослідження та астрофізик в Лабораторії реактивного руху NASA в Південній Каліфорнії, що є підрозділом Калтех. "Ми можемо багато дізнатися про ці дві чорні діри, що зливаються, та про навколишнє середовище, в якому вони опинилися, виходячи з цього сигналу, який вони ненароком створили. Таким чином, виявлення ZTF у поєднанні з тим, що ми можемо дізнатися з гравітаційних хвиль, відкриває новий шлях для вивчення як злиття чорних дір, так і цих дисків навколо надмасивних чорних дір ".

Автори дослідження зазначають, що, хоча вони дійшли до висновку, що спалах, виявлений ZTF, скоріш за все є результатом злиття чорних дір, вони не можуть повністю виключити інші можливості.

Читайте ще цікаві факти про космос.

• Чорні діри