“Карнавалы” черных дыр могут производить сигналы, наблюдаемые детекторами гравитационных волн

Новое исследование показывает, что большая часть наблюдаемых столкновений бинарных черных дыр могла произойти в звездных скоплениях.

Об этом рассказывают в Центре передового опыта по обнаружению гравитационных волн Австралийского исследовательского совета (OzGrav), передают OstanniPodii.com.

С 2015 года коллаборация LIGO-Virgo-KAGRA обнаружила около 85 пар черных дыр, врезающихся друг в друга. Теперь мы знаем, что Эйнштейн был прав: гравитационные волны генерируются этими системами, когда они вращаются друг вокруг друга, искажая пространство-время своими колоссальными массами. Мы также знаем, что эти космические катастрофы происходят часто: по мере улучшения чувствительности детекторов ожидается, что в следующем цикле наблюдений, который начнется в 2023 году, эти события будут улавливаться почти ежедневно. Что мы еще не знаем - так это то, что вызывает эти столкновения.

Новости по подобной теме:

		Астрономы зафиксировали редкое явление поглощения звезды черной дырой
		Астрономы обнаружили первую из ожидаемых в скоплении «Омега Центавра» черную дыру звездной массы
		После длительных поисков обнаружен ветер центральной черной дыры Млечного Пути

Черные дыры образуются, когда умирают массивные звезды. Как правило, эта смерть имеет насильственный характер - экстремальный всплеск энергии, который либо разрушает, либо отталкивает близлежащие объекты. Поэтому трудно сформировать две черные дыры, расположенные достаточно близко друг к другу, чтобы они слились в пределах возраста Вселенной. Один из способов добиться их слияния - столкнуть их в густонаселенных средах, таких как центры звездных скоплений.

В звездных скоплениях черные дыры, которые изначально находились очень далеко друг от друга, могут быть столкнуты вместе с помощью двух механизмов:

• Во-первых, существует сегрегация масс, которая приводит к тому, что наиболее массивные объекты опускаются к середине гравитационного потенциального колодца. Это означает, что любые черные дыры, рассеянные по кластеру, должны оказаться в центре, образуя невидимое "темное ядро".
• Во-вторых, существуют динамические взаимодействия. Если две черные дыры образуют пару в скоплении, на их взаимодействие может повлиять гравитационное влияние близлежащих объектов. Эти влияния могут отбирать орбитальную энергию у бинаров и подталкивать их ближе друг к другу.

Сегрегация масс и динамические взаимодействия, которые могут происходить в звездных скоплениях, могут оставить свои отпечатки на свойствах сливающихся бинаров. Одним из ключевых свойств является форма орбиты бинара непосредственно перед его слиянием.

Поскольку слияния в звездных скоплениях могут происходить очень быстро, орбитальные формы могут быть довольно вытянутыми - они меньше похожи на спокойный, размеренный круг, который Земля проходит вокруг Солнца, и больше напоминают сжатый эллипс, которым комета Галлея мчится во время своих визитов в Солнечную систему и из нее. Когда две черные дыры находятся на такой вытянутой орбите, их гравитационно-волновой сигнал имеет характерные модуляции, и его можно изучить для поиска подсказок о месте встречи двух объектов.

Группа исследователей и выпускников OzGrav работает вместе над изучением орбитальных форм бинаров черных дыр. Группа под руководством доктора Изобель Ромеро-Шоу (которая ранее работала в Университете Монаша, а теперь работает в Кембриджском университете) и профессоров Пола Ласки и Эрика Трейна из Университета Монаша обнаружила, что некоторые из бинаров, которые наблюдает коллаборация LIGO-Virgo-KAGRA, действительно имеют вытянутые орбиты, что указывает на то, что они могли столкнуться в густонаселенном звездном скоплении. Результаты исследования показывают, что большая часть наблюдаемых столкновений бинарных черных дыр - по меньшей мере 35% - могла произойти в звездных скоплениях.

"Мне нравится думать о бинарах черных дыр как о партнерах по танцу", - объясняет доктор Ромеро-Шоу. "Когда пара черных дыр эволюционирует вместе в изоляции, они похожи на пару, исполняющую медленный вальс наедине в бальном зале. Это очень контролируемо и осторожно; красиво, но ничего неожиданного. В противоположность этому атмосфера карнавала внутри звездного скопления, где одновременно может происходить множество разнообразных танцев; большие и маленькие танцевальные группы, фристайл и множество сюрпризов".

Хотя результаты исследования пока не могут точно сказать нам, где именно происходит слияние наблюдаемых бинаров черных дыр, ученые предполагают, что карнавалы черных дыр в центрах звездных скоплений могут быть важным вкладом.

Работа была опубликована 5 декабря в The Astrophysical Journal. Статья называется "Четыре эксцентричных слияния увеличивают доказательства того, что бинарные черные дыры LIGO-Virgo-KAGRA формируются динамически".

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.

• Черные дыры