Открытие коллаборацией LIGO-Virgo-KAGRA слияния рекордно тяжелых черных дыр ставит перед астрофизиками новые вопросы о происхождении этих объектов и об эволюции звезд. Теперь ученым требуется понять, насколько часто такие события происходят во Вселенной, пояснил RTVI ведущий научный сотрудник Государственного астрономического института имени Штернберга МГУ Сергей Попов.
«Это открытие конечно, особенное. В принципе, черные дыры в 100 и 140 масс Солнца с натяжкой можно представить в рамках звездной эволюции, но действительно сложный момент возникает с их быстрым вращением, и тогда это действительно проблема», — считает Попов.
По его словам, анализируя кривую блеска объекта в гравитационно-волновом диапазоне, ученые могут восстановить не только параметры вращения черных дыр перед слиянием, но и взаимную ориентацию их осей вращения.
«В норме черные дыры не должны рождаться быстро вращающимися. И их быстрое вращение должно быть связано либо с аккрецией на них вещества, либо со слиянием. Тогда можно прибегать к идее как минимум тройной системы, в которой одна из черных дыр является результатом предыдущего слияния. Это действительно вызов, потому что такую систему нетривиально объяснить, и у нас нет четкого ответа, как такая система могла образоваться, — рассказал Попов. — С другой стороны сценарий с четверной системой немножко вычурный… Если окажется, что такая система возникает одна на миллиард черных дыр, то довольно маловероятно увидеть такое слияние. А если такое случается чаще, то это интересно».
Наблюдение за гравитационными волнами, достигающими Земли, позволило ученым открыть слияние небывало тяжелых для таких событий двух черных дыр, в результате которого образовался новый объект в 225 раз массивнее Солнца. Это открытие может заставить астрономов пересмотреть сценарии образования черных дыр.
Моделирование показало, что слились между собой две довольно крупные черные дыры (так называемые черные дыры звездных масс, образующиеся в результате эволюции звезд) в 100 и 140 масс Солнца соответственно.
Помимо небывало высоких масс черных дыр ученых удивило их быстрое вращение перед слиянием, что указывает на вероятно нетривиальную историю происхождения каждой из них.
Феномен гравитационных волн, то есть возмущения метрики пространства-времени массивными телами, двигающимися с переменным ускорением, был предсказан Альбертом Эйнштейном в 1916 году. Экспериментальное подтверждение было впервые получено лишь в 2015 году с помощью гравитационно-волновой обсерватории LIGO, поймавшей сигнал от слияния двух черных дыр звездных масс, за что в 2017 году была присуждена Нобелевская премия по физике.
В коллаборации LIGO-Virgo-KAGRA продолжают работать и две российских группы (из Нижнего Новгорода и Москвы), которые отвечали за создание детектора, ультрачувствительного к гравитационным волнам.
Павел Котляр