На днях астрономы рассказали о регистрации гравитационных волн, которые были порождены столкновением чёрных дыр, масса которых различалась в несколько раз. Почему это событие привлекло особое внимание учёных? Ведь сегодня уже никого не удивить регистрацией гравитационных волн, появившихся в ходе такого слияния.
Однако событие GW 190412, зафиксированное 12 апреля 2019 года на детекторах LIGO и VIRGO, выделяется из этого ряда космических катаклизмов. Оно стало для астрономов настоящим подарком от Вселенной ко Дню космонавтики.
Поясним, что в первых двух наблюдательных циклах LIGO и VIRGO учёные зафиксировали десять столкновений чёрных дыр. Всплеск GW 190412 случился в самом начале третьего цикла. Что же так удивило исследователей?
Во всех слияниях чёрных дыр, зафиксированных до сего дня, участники "ДТП" имели почти похожие массы. На сей же раз участники столкновения, произошедшего в 2,4 миллиарда световых лет от Земли, были буквально в разном весе. Одна чёрная дыра имела массу порядка 30 солнц, а вторая — всего восемь.
"Это первое событие, для которого мы можем с уверенностью сказать, что соотношение масс не равно единице", — констатирует Майя Фишбах из Чикагского университета, член коллаборации LIGO.
Эта разница сильно меняет картину излучения гравитационных волн.
Столкновения чёрных дыр, которые фиксируются детекторами, происходят в двойных системах. Такая система — это пара чёрных дыр, обращающаяся вокруг общего центра масс. Постепенно "танцующие" приближаются друг к другу и в конце концов сталкиваются, а затем сливаются в один объект. Излучение, которое фиксируют детекторы LIGO и VIRGO, испускается перед самым столкновением и в сам момент катастрофы.
Если партнеры такого космического танца имеют похожие массы, то излучение происходит в основном на одной частоте. Она равна половине частоты, с которой эти тела двигались по орбите непосредственно перед столкновением. Это своего рода основной тон волны.
Но если массы чёрных дыр соотносятся не как один к одному, то существенная часть энергии должна прийтись на обертоны. И первым из них будет частота, которая в полтора раза больше вышеназванной. Так, к слову, гласит теория. Однако теперь астрономы наблюдали это на детекторе гравитационных волн.
Для астрофизиков такое событие важно ещё и потому, что общая теория относительности Эйнштейна теперь была успешно подтверждена новым способом (о других "доказательствах" мы рассказывали ранее).
Кроме того, гравитационный всплеск GW 190412 содержит гораздо больше данных для анализа, чем обычно. Например, специалисты определили скорость вращения одного из членов пары вокруг своей оси, что до сих пор удавалось сделать лишь дважды.
Надо сказать, что махина массой в 30 солнц вращалась удивительно быстро. Это обстоятельство, а также сама солидная масса объекта, навели специалистов на мысль, что изначально система чёрных дыр была не двойной, а тройной. Чуть раньше две чёрные дыры слились в одну большую, и тройка превратилась в пару.
Есть и другое объяснение. Эти чёрные дыры могли образоваться из не связанных друг с другом ранее звёзд. Теоретически они могли "сцепиться", уже будучи чёрными дырами.
Правда, для этого им пришлось бы пройти на небольшом расстоянии друг от друга, что само по себе маловероятно на необозримых просторах Галактики. Но в центрах шаровых скоплений звёзд чёрные дыры должны скапливаться сотнями и тысячами. Там они имели бы шанс вступить в тесные отношения (на свою беду, как это часто бывает в жизни).
Неизвестно, какой из двух сценариев реализовался в случае GW 190412. Учёные будут ждать новых наблюдений.
Добавим, что в третьем наблюдательном цикле LIGO и VIRGO, продолжавшемся с 1 апреля 2019 года по 26 марта 2020 года, было надёжно зарегистрировано 56 гравитационных всплесков. Это более чем впятеро больше, чем в предыдущих циклах.
Обработка собранных данных была приостановлена по той же причине, по которой в 2020 году приостановилось примерно всё: из-за пандемии COVID-19. Эксперты надеются вернуться к работе, когда человечество победит коронавирус.
Понравился наш материал? Тогда подписывайтесь на наш канал, ставьте лайки и делитесь материалом с друзьями. Не понравился или вам есть, что добавить? Будем рады комментариям. Всё это помогает нам становиться лучше с каждым днём.