Чуть более года назад, 12 апреля 2019-го, детекторы гравитационных волн LIGO и Virgo зафиксировали сигнал от столкновения двух черных дыр на расстоянии 2,4 млрд световых лет от нас. И это столкновение, получившее название GW 190412, оказалось необычным. Фактически это было уникальное столкновение, в котором участвовали несопоставимые по массам черные дыры, хотя до этого и после фиксировались в основном слияния примерно равных друг другу по массе черных дыр.
Анализ необычного сигнала показал, что одна из черных дыр имела массу в 29,7 солнечных, а другая – 8,4 солнечных. Такой дисбаланс масс сказывался на орбите объектов друг вокруг друга и, соответственно, на частоте сигнала, которая «двоилась». Это среди прочего позволило точно определить, что черная дыра большей массы вращалась при слиянии. Обычно это довольно сложно измерить – удавалось только в двух других столкновениях.
При событии GW 190412 вращение оказалось довольно быстрым. Это может дать подсказку о том, как образовалась такая необычная пара. Существует несколько астрофизических моделей формирования двойных черных дыр. Большинство из них в результате дают более-менее равные по массе объекты в паре. Наиболее простой и очевидный сценарий заключается в том, что прародителем пары является двойная звездная система, в которой каждая звезда коллапсирует в черную дыру. Но при таком сценарии практически невозможно образование пары черных дыр с большим расхождением в массе.
Так что GW 190412 дает большой простор для размышлений и моделирования. Возможно, эти черные дыры образовались отдельно, а потом вышли на орбиту друг друга, пролетая мимо случайным образом. Но тут стоит как раз учесть быстрое вращение большей черной дыры. Оно указывает, что та могла сливаться ранее с другими черными дырами. Если они были в тройной или даже четверной системе, возможно, большая черная дыра уже слилась с другими перед тем, как мы увидели событие GW 190412. Но если бы это происходило в «обычном» пространстве, то энергия от слияния предыдущих черных дыр выбросила бы оставшиеся, нарушив равновесие в системе.
Выход кроется в еще одном сценарии: это могло происходить в районе активной сверхмассивной черной дыры в сердце какой-нибудь галактики (предполагается, что в районе центра нашей галактики помимо сверхмассивной черной дыры есть и более мелкие). В таком случае эти слияния в экстремальной гравитационной среде не привели бы к выбрасыванию мелких черных дыр, и фиксация GW 190412 стала бы возможной в том виде, в каком мы ее наблюдали, то есть как финальная фаза слияния не двух, а нескольких черных дыр.
На данном этапе возможности LIGO и Virgo не позволяют знать наверняка природу возникновения такой необычной пары. Однако само ее существование указывает на то, что мир черных дыр готов преподносить новые сюрпризы и загадки.
