Астрофизики обнаружили свидетельства иерархичности слияний черных дыр

Новый анализ двух событий слияния черных дыр свидетельствует о том, что столкнувшиеся черные дыры сами могли быть результатом предыдущих космических столкновений.

Об этом рассказывают в Калифорнийском технологическом институте (Калтех), передают OstanniPodii.com.

В новой статье, опубликованной 28 октября в The Astrophysical Journal Letters, международная коллаборация LIGO-Virgo-KAGRA сообщает об обнаружении двух гравитационных волн в октябре и ноябре прошлого года с необычными вращениями черных дыр. Гравитационные волны — это волны в пространстве-времени, возникающие в результате катастрофических событий в глубоком космосе, причем самые сильные волны образуются в результате столкновения черных дыр.

Первое слияние, обнаруженное в недавней паре, GW241011 (11 октября 2024 года), произошло примерно в 700 миллионах световых лет и было результатом столкновения двух черных дыр, одна из которых имела массу примерно в 20 раз большую массы нашего Солнца, а другая — в шесть раз большую. Самая большая из черных дыр в GW241011 была определена как одна из самых быстро вращающихся черных дыр, наблюдаемых на сегодняшний день.

Через почти месяц, 10 ноября 2024 года, было обнаружено событие GW241110 на расстоянии около 2,4 миллиарда световых лет, включавшее слияние черных дыр, масса которых примерно в 17 и 8 раз превышала массу нашего Солнца. Хотя большинство наблюдаемых черных дыр вращаются в том же направлении, что и их орбита, было отмечено, что основная черная дыра GW241110 вращается в направлении, противоположном ее орбите, что является первым случаем такого рода.

Джо Джайме из Калтеха, руководитель обсерватории LIGO в Ливингстоне, говорит, что недавние усовершенствования детекторов LIGO позволили точно измерить сигналы от двух слияний, что дало возможность провести точные наблюдения, необходимые для исследования GW241011 и GW241110. «Лучшая чувствительность не только позволяет LIGO обнаруживать гораздо больше сигналов, но и дает возможность глубже понять те, которые мы обнаруживаем», — говорит он.

Ученые коллаборации LIGO-Virgo-KAGRA говорят, что события GW241011 и GW241110 интересны по многим причинам. «Оба события имеют одну черную дыру, которая значительно массивнее другой и быстро вращается, что дает захватывающие доказательства того, что эти черные дыры образовались в результате предыдущих слияний черных дыр», — говорит Стивен Фейрхерст, профессор Кардиффского университета и представитель Научного сотрудничества LIGO.

Ученые указывают на определенные подсказки, в частности на разницу в размерах черных дыр в каждом слиянии — большая была почти в два раза больше меньшей — и на ориентацию вращения большей черной дыры в каждом случае. Естественным объяснением этих особенностей является то, что черные дыры являются результатом предыдущих слияний. Этот процесс, называемый иерархическим слиянием, свидетельствует о том, что эти системы образовались в плотных средах, в таких регионах, как звездные скопления, где черные дыры чаще сталкиваются друг с другом и сливаются снова и снова.

В Калтехе отмечают: данные, собранные в результате слияний, также подтверждают с беспрецедентной точностью фундаментальные законы физики, предсказанные более 100 лет назад Альбертом Эйнштейном, и способствуют поиску новых и до сих пор неизвестных элементарных частиц, способных извлекать энергию из черных дыр.

• Черные дыры