С растущим каталогом двойных черных дыр , соединяющих , ученые могут изучать общие спиновые свойства этих систем, чтобы выяснить, как они формировались и развивались. Недавняя работа рисует противоречивую картину нашего понимания размера и ориентации спинов в соединении черных дыр, указывая на разные сценарии их образования. Недавнее исследование , опубликованное в Astrophysical Journal Letters, разрешило эти противоречия и позволило нам понять распределение спинов в системах двойных черных дыр.
Формирование двойных черных дыр
Есть два основных пути к двойной черной дыре: первый — это «изолированная» эволюция, процесс образования черной дыры в результате коллапса ядра двух звезд в двойной системе ; второй - это «динамическая» эволюция, в которой взаимодействия между черными дырами в плотных звездных скоплениях могут привести к тому, что пара черных дыр захватит друг друга, образуя двойную систему. Эти каналы показывают отчетливые особенности в распределении спинов, соединяющих двойные черные дыры.
Изолированные эволюционные бинарные системы имеют спины, точно соответствующие орбитальному угловому моменту, в то время как динамически созданные системы имеют спины, случайно ориентированные, и имеют изотропное распределение отклонения спина. В недавнем исследовании популяции, проведенном LIGO-Virgo , ученые увидели доказательства существования обоих этих каналов, однако более свежее исследование показало, что популяция соответствует только изолированному каналу.
Это несоответствие поднимает вопрос: как можно получить разные выводы из одной и той же совокупности? Ответ заключается в том, что спецификация модели неверна: предыдущие модели спинов не были разработаны для того, чтобы фиксировать возможные острые свойства или субпопуляции спинов в модели.
Новые закономерности спинов в системах двойных черных дыр
Используя каталог из 44 слияний двойных черных дыр, новое исследование показало существование двух популяций в распределении спинов в системах двойных черных дыр: одна с пренебрежимо малыми спинами, а другая с умеренными спинами с предпочтительная ориентация по орбитальному угловому моменту.
Этот результат может быть полностью объяснен сценарием изолированного образования. Предки большинства черных дыр теряют свой угловой момент по мере того, как оболочка звезды удаляется ее звездным компаньоном, создавая двойные черные дыры с пренебрежимо малым вращением, в то время как небольшая часть двойных черных дыр имеет вторую черную дыру в качестве компаньона, ускоренную приливами. силы. Это исследование открывает много интересных возможностей для изучения, например, взаимосвязи между массой и вращением этих различных субпопуляций. Изучение таких корреляций может помочь повысить точность наших моделей и позволить ученым лучше различать различные пути эволюции двойных черных дыр.