Гравитационные волны – колебания в пространстве-времени, вызванные мощными космическими событиями, распространяются со скоростью света во всех направлениях, постепенно затухая подобно ряби на воде. Однако некоторые события настолько разрушительны и экстремальны, что создают возмущения в пространстве-времени, больше похожие на мощные волны, чем на легкую рябь, с достаточной энергией, чтобы достичь наших детекторов на Земле.
Коллаборация LIGO объявила об обнаружении самого колоссального слияния черных дыр, известного на сегодняшний день. Конечный продукт этого слияния – гигантская черная дыра массой более 225 солнечных масс. Многое в этом сигнале, обозначенном как GW231123, противоречит известным моделям звездной эволюции, заставляя физиков искать объяснение, как такое слияние вообще возможно.
LIGO (Лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория) вошла в историю физики в 2015 году, впервые обнаружив гравитационные волны и зафиксировав космологическое эхо столкновения двух черных дыр. С момента этого открытия, удостоенного Нобелевской премии, коллаборация LIGO, международное партнерство между LIGO, Virgo и KAGRA в США, Италии и Японии соответственно, продолжает свое наблюдение за галактикой. Коллаборация обнаружила многочисленные сигналы от нейтронных звезд, сверхновых и около 300 слияний черных дыр.
Однако сигнал GW231123, впервые наблюдаемый 23 ноября 2023 года, кажется беспрецедентным по масштабу слиянием черных дыр. Две огромные черные дыры массой 137 и 103 солнечных масс смогли удержаться вместе, несмотря на их огромную общую массу, вращаясь со скоростью в 400 000 раз превышающей скорость вращения Земли, чтобы сформировать еще большую черную дыру. Для сравнения, предыдущий рекордсмен такого слияния, GW190521, имеет массу примерно 140 солнечных масс.
Это самая массивная двойная система черных дыр, которую мы наблюдали через гравитационные волны, и она представляет настоящий вызов нашему пониманию формирования черных дыр.— Марк Ханнам, член LIGO и физик из Кардиффского университета
Учитывая гравитационно хаотичную природу окружения черных дыр с их притяжениями и отталкиваниями, удивительно, что это слияние было достаточно стабильным, чтобы результирующие гравитационные волны достигли LIGO, которое обнаружило сигналы продолжительностью 0,1 секунды. Такие эпизоды должны быть невозможны согласно стандартным моделям эволюции черных дыр.
Одна из возможностей заключается в том, что две черные дыры в этой двойной системе сформировались в результате предыдущих слияний меньших черных дыр.
Чарли Хой, член LIGO и физик из Портсмутского университета в Англии, добавил:
Черные дыры, по-видимому, вращаются очень быстро — почти на пределе, допускаемом теорией общей относительности Эйнштейна. Это делает сигнал трудным для моделирования и интерпретации. Это отличный пример для продвижения развития наших теоретических инструментов.
Ученые представят свои выводы о GW231123 на следующей неделе на совместной конференции по общей теории относительности и гравитационным волнам в Глазго, Великобритания. После этого данные будут доступны для публичного анализа, что запустит гонку по разгадке тайны GW231123 – хотя маловероятно, что у нас будет ясный ответ в ближайшее время.
Потребуются годы, чтобы сообщество полностью разгадало этот сложный сигнал и все его последствия. Несмотря на то, что наиболее вероятным объяснением остается слияние черных дыр, более сложные сценарии могут стать ключом к расшифровке его неожиданных особенностей. Впереди захватывающие времена!— Грегорио Карулло, также член LIGO и физик из Бирмингемского университета в Англии
Вот как выглядит Солнце с самой близкой дистанции в истории человечества
Астрономы подтвердили: загадочный объект 3I/ATLAS прибыл из центра галактики
Физики впервые представили концепцию гравитационных волн еще в конце XIX века, но идея получила широкое распространение благодаря Альберту Эйнштейну. Как один из немногих методов наблюдения, которому не нужен свет, чтобы "видеть" космические явления, гравитационные волны не имеют себе равных в потенциале помощи человечеству раскрыть множество тайн черных дыр, древних звезд и даже темной материи.