Астрофізики виявили свідчення ієрархічності злиттів чорних дір

Новий аналіз двох подій злиття чорних дір свідчить про те, що чорні діри, що зіткнулися, самі могли бути результатом попередніх космічних зіткнень.

Про це розповідають в Каліфорнійському технологічному інституті (Калтех), передають OstanniPodii.com.

У новій статті, опублікованій 28 жовтня в The Astrophysical Journal Letters, міжнародна колаборація LIGO-Virgo-KAGRA повідомляє про виявлення двох гравітаційних хвиль у жовтні та листопаді минулого року з незвичайними обертаннями чорних дір. Гравітаційні хвилі — це хвилі в просторі-часі, що виникають в результаті катастрофічних подій у глибокому космосі, причому найсильніші хвилі утворюються в результаті зіткнення чорних дір.

Перше злиття, виявлене в недавній парі, GW241011 (11 жовтня 2024 року), відбулося приблизно за 700 мільйонів світлових років і було результатом зіткнення двох чорних дір, одна з яких мала масу приблизно в 20 разів більшу за масу нашого Сонця, а інша — в шість разів більшу. Найбільша з чорних дір у GW241011 була визначена як одна з найшвидше обертових чорних дір, спостережуваних на сьогодні.

Майже через місяць, 10 листопада 2024 року, було виявлено подію GW241110 на відстані близько 2,4 мільярда світлових років, що включала злиття чорних дір, маса яких приблизно у 17 і 8 разів перевищувала масу нашого Сонця. Хоча більшість спостережуваних чорних дір обертаються в тому ж напрямку, що і їхня орбіта, було відзначено, що основна чорна діра GW241110 обертається в напрямку, протилежному до її орбіти, що є першим випадком такого роду.

Джо Джайме з Калтеху, керівник обсерваторії LIGO в Лівінгстоні, каже, що нещодавні вдосконалення детекторів LIGO дозволили точно виміряти сигнали від двох злиттів, що дало змогу провести тонкі спостереження, необхідні для дослідження GW241011 і GW241110. «Краща чутливість не тільки дозволяє LIGO виявляти набагато більше сигналів, але й дає змогу глибше зрозуміти ті, які ми виявляємо», — каже він.

Вчені колаборації LIGO-Virgo-KAGRA кажуть, що події GW241011 і GW241110 цікаві з багатьох причин. «Обидві події мають одну чорну діру, яка є значно масивнішою за іншу та швидко обертається, що дає захопливі докази того, що ці чорні діри утворилися в результаті попередніх злиттів чорних дір», — каже Стівен Фейрхерст, професор Кардіфського університету й речник Наукової співпраці LIGO.

Вчені вказують на певні підказки, зокрема на різницю в розмірах чорних дір у кожному злитті — більша була майже вдвічі більшою за меншу — та на орієнтацію обертання більшої чорної діри в кожному випадку. Природним поясненням цих особливостей є те, що чорні діри є результатом попередніх злиттів. Цей процес, який називається ієрархічним злиттям, свідчить про те, що ці системи утворилися в щільних середовищах, у таких регіонах, як зоряні скупчення, де чорні діри частіше стикаються одна з одною та зливаються знову й знову.

В Калтех зазначають: дані, зібрані в результаті злиттів, також підтверджують з безпрецедентною точністю фундаментальні закони фізики, передбачені понад 100 років тому Альбертом Ейнштейном, і сприяють пошуку нових і досі невідомих елементарних частинок, здатних видобувати енергію з чорних дір.

• Чорні діри