Недавно учёные наблюдали объединившиеся в одну две чёрные дыры, которые в процессе слияния спровоцировали «удар», на большой скорости отбросивший только что образовавшуюся чёрную дыру. Эта новая чёрная дыра понеслась со скоростью около 5 миллионов километров в час. Это очень быстро — скорость света всего в 200 раз выше.
Об этом исследователи сообщают в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.
Рябь пространства-времени, называемая гравитационными волнами, запустила чёрную дыру в головокружительный путь. По мере того, как любые две парные чёрные дыры движутся по спирали внутрь и сливаются, они испускают эту рябь, которая растягивает и сжимает пространство. Если эти гравитационные волны выбрасываются в космос преимущественно в одном направлении, чёрная дыра в ответ «отскакивает».
«Это похоже на отдачу пистолета при выстреле», — говорит астрофизик Виджай Варма из Института гравитационной физики им. Макса Планка в Потсдаме, Германия.
Обсерватории гравитационных волн LIGO (США) и Virgo (Италия) обнаружили рябь пространства-времени чёрных дыр, когда она достигла Земли 29 января 2020 года. Эти волны раскрыли детали того, как чёрные дыры слились, что намекает на вероятность сильного удара. Когда чёрные дыры вращались вокруг друг друга, плоскость, в которой они вращались, вращалась подобно тому, как вращается волчок.
Варма и его коллеги углубились в полученные данные, оценивая, насколько сильный получила чёрная дыра «пинок». Чтобы оценить ударную скорость, исследователи сравнили данные с различными версиями слияний чёрных дыр, созданными на основе компьютерных симуляций.
«Отдача была настолько велика, что чёрная дыра, вероятно, была выброшена из своего дома и отброшена к космическому бордюру», — говорит Варма.
Плотные группы звёзд и чёрных дыр, называемые шаровыми скоплениями, являются одним из мест, где чёрные дыры, как считается, объединяются и сливаются. Астрофизики подсчитали, что вероятность того, что выбитая чёрная дыра останется внутри шарового скопления, составляет всего около 0,5%. Для чёрной дыры в другом типе плотной среды, называемой ядерным звёздным скоплением, вероятность остаться там составляла около 8%.
«Большой побег» чёрной дыры может иметь большое значение для астрономов. LIGO и Virgo обнаруживают слияния чёрных дыр звёздной массы, которые образуются, когда звезда взрывается сверхновой и коллапсирует в чёрную дыру. Учёные хотят понять, могут ли чёрные дыры снова объединяться, пройдя несколько слияний. Если они это делают, это может помочь объяснить существование удивительно огромных чёрных дыр, которые ранее наблюдались при слияниях. Но если слившиеся чёрные дыры обычно уносятся прочь от дома, это делает множественные слияния менее вероятными.
«Подобные «пинки» очень важны для понимания того, как образуются тяжёлые чёрные дыры звёздной массы», — говорит Варма.
Ранее астрономы обнаружили доказательства того, что гравитационные волны толкают сверхмассивные чёрные дыры, обнаруженные в центрах галактик. Это утверждение основано на наблюдениях за светом, а не за гравитационными волнами. «Гравитационные волны в каком-то смысле чище и их легче интерпретировать», — говорит астрофизик Мануэла Кампанелли из Рочестерского технологического института в Нью-Йорке.
«Данные LIGO и Virgo уже выявили некоторые свидетельства того, что чёрные дыры получают небольшие толчки. Этот же большой толчок не является неожиданностью. Всегда интересно, когда кто-то может измерить на основе наблюдений то, что вы предсказали на основе расчётов», — говорит Кампанелли.
Более ранние теоретические предсказания Кампанелли и её коллег предполагали, что такие мощные толчки возможны.
_________________________________________________________________________________________
Источник:
V. Varma et al. Evidence of large recoil velocity from a black hole merger signal. Physical Review Letters. In press, 2022.
_________________________________________________________________________________________
Научно-популярные каналы на Дзене: путеводитель.
_________________________________________________________________________________________
