Ученые зафиксировали уникальное космическое событие

МОСКВА, 2 сен — РИА Новости. Астрофизики с помощью детекторов гравитационных волн LIGO и Virgo впервые увидели, как образуется черная дыра, относящаяся к промежуточному классу масс. Раньше ученые только предполагали возможность существования таких объектов. Результаты опубликованы в журналах Physical Review Letters и Astrophysical Journal Letters.

"LIGO и Virgo поймали свою самую большую рыбу", — восторженно пишут об открытии в пресс-релизе немецкого Института гравитационной физики Макса Планка. 21 мая 2019 года оба детектора зафиксировали сигнал GW190521, который ученые интерпретировали, как слияние двух черных дыр массой 85 и 66 солнечных с образованием одной новой — с массой в 142 раза больше Солнца.

Это самое крупное слияние черных дыр, которое когда-либо наблюдалось в гравитационных волнах, а также первое подтверждение существования объектов, занимающих промежуточное положение между легкими черными дырами, которые находятся в центрах галактик и весят до 100 солнечных масс, и сверхтяжелыми — от 100 тысяч масс Солнца, возникающими в результате коллапса массивных звезд. До сих пор у ученых были только косвенные свидетельства, полученные из электромагнитных наблюдений.

Это также самое далекое событие, зафиксированное в гравитационных волнах. Сигналу потребовалось семь миллиардов лет, чтобы дойти до нас, а это значит, что рождение черной дыры, сопровождавшееся выбросом огромного количества энергии, произошло, когда Вселенная была вдвое моложе.

Астрофизики давно пытаются найти черные дыры промежуточной массы. Их существование могло бы подтвердить гипотезу о том, что сверхмассивные черные дыры образуются в результате последовательных слияний более мелких.

Кстати, и одна из двух исходных дыр — массой 85 солнечных — по мнению авторов, также скорее всего образовалась при слиянии двух других, так как, исходя из текущих воззрений, гравитационный коллапс звезды не может образовать черные дыры с массой от 60 до 120 солнечных, поскольку самые массивные звезды разлетаются на части в результате взрыва сверхновой, который сопровождает коллапс, оставляя только газ и пыль. Этот диапазон в астрофизике носит имя разрыва масс парной нестабильности.

"Мы долго искали черную дыру промежуточной массы, чтобы закрыть разрыв между черными дырами звездной массы и сверхмассивными черными дырами. Теперь у нас есть доказательство существования промежуточных черных дыр", — приводятся в пресс-релизе слова одного из авторов исследования, профессора Кристофера Берри (Christopher Berry) из Центр междисциплинарных исследований и астрофизики Северо-Западного университета США.

Сигнал GW190521 в виде четырех небольших колебаний был чрезвычайно коротким, он длился менее одной десятой секунды. Но это был самый мощный сигнал, который когда-либо фиксировали детекторы LIGO и Virgo. За короткое время его частота повысилась с 30 до 80 герц, прежде чем событие закончилось.

На сегодняшний день почти каждый подтвержденный сигнал гравитационных волн получен в результате слияния двух черных дыр или двух нейтронных звезд.

"Каждое новое событие уточняет наше понимание того, как образуются черные дыры. С этими прорывами в области гравитационных волн скоро мы получим достаточно данных, чтобы раскрыть секреты того, как рождаются черные дыры и как они растут", — говорит Берри.

По результатам наблюдений ученые построили модель вращения черных дыр перед слиянием. Авторы предполагают, что по мере того, как черные дыры приближались друг к другу, они начинали вращаться вокруг своих собственных осей под углами, которые не совпадали с осью их орбиты. Неравномерное вращение, по мнению авторов, заставило их орбиты колебаться, или прецессировать, что в конце концов привело к слиянию.