Астрофизики с помощью детекторов LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) уловили гравитационные волны вследствие крупнейшего из известных слияний черных дыр в истории на окраинах галактики Млечный путь.
Образованная в результате этого слияния черная дыра в 225 раз массивнее нашего Солнца. Наибольший интерес у исследователей вызвали массы черных дыр, которые слились друг с другом. Их массы примерно в 100 и 140 раз больше массы Солнца. Черные дыры таких размеров попадают в так называемый «пробел масс», который бросает вызов общепринятым представлениям о формировании разрывов пространства-времени.
«Мы ожидаем, что большинство черных дыр образуются в результате смерти звезд. Если звезда достаточно массивна, она коллапсирует в черную дыру. Но применительно к действительно массивным звездам наши теории говорят, что коллапс нестабилен, и большинство массы выбрасывается во взрывах сверхновых, следовательно черная дыра не может образоваться. Мы не ожидаем образования черных дыр с массой от 60 до 130 масс Солнца. В этом наблюдении черные дыры, по-видимому, находятся в этом диапазоне масс», — отмечает профессор физики Кардиффского университета в Уэльсе и участник коллаборации LVK Марк Ханнем.
Черные дыры образуются в результате коллапса массивных звезд и увеличиваются, поглощая газ, пыль, звезды и другие черные дыры. В настоящее время ученые разделяют чёрные дыры на две категории — черные дыры с массой от нескольких до нескольких десятков масс Солнц, и сверхмассивные черные дыры — массы которых могут составлять от 100 тыс. до 50 млрд солнечных масс. Однако те, что попадают в промежуток между этими двумя диапазонами масс, известные как черные дыры промежуточной массы, физически не способны образоваться в результате прямого звездного коллапса и поэтому встречаются крайне редко. Однако астрофизики обнаружили свидетельства их существования и предположили, что они могут образовываться за счет слияния с другими черными дырами.
Свидетельства такого слияния были получены 23 ноября 2023 года, когда детекторы Лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) в Луизиане и Вашингтоне уловили соответствующие гравитационные волны. Оба детектора, каждый из которых имеет два Г-образных плеча длиной 4 километра с двумя идентичными лазерными лучами, сконструированы таким образом, что при прохождении гравитационной волны через Землю лазерный луч в одном плече детектора уменьшается, а в другом расширяется, что приводит к небольшому изменению относительной длины пути лучей.
Сигнал, который уловили детекторы, поступал от двух массивных черных дыр, быстро вращающихся вокруг собственной оси. Астрономы обычно анализируют слияния черных дыр, моделируя сигналы от различных типов двойных систем черных дыр, прежде чем сравнивать их с любым новым обнаруженным сигналом. Однако этот метод будет эффективным только при условии точности модели, а уравнения Эйнштейна сложнее решить, когда черные дыры быстро движутся.
«Черные дыры в GW231123, по-видимому, вращаются с высокой скоростью, и наши разные модели дают разные результаты. Это означает, что, хотя мы уверены в огромной массе черных дыр, мы не можем измерить их массы достаточно точно. Например, возможные массы меньшей черной дыры охватывают весь интервал масс», — объясняет Марк Ханнем.
Для точного подсчета масс черных дыр астрофизикам необходимо будет усовершенствовать собственные модели. Детекторы гравитационных волн LIGO, Virgo и KAGRA зафиксировали 300 слияний с начала первого запуска в 2015 году, и только в четвертом запуске было обнаружено 200 слияний.
Источник: LiveScience
Сообщить об опечатке
Текст, который будет отправлен нашим редакторам: