Космос только что подарил нам самое грандиозное столкновение черных дыр в истории.
Что? Вы не почувствовали этого? Вообще-то вы и не должны были. Две огромные черные дыры закружились и столкнулись друг с другом, образовав совершенно новую черную дыру, примерно в 225 раз превышающую массу нашего Солнца. Эта космическая катастрофа, должно быть, была эпической. И если бы Земля оказалась на пути, она была бы уничтожена за долю секунды. Все событие произошло на внешних краях нашей галактики Млечный Путь.
И мы зафиксировали его только благодаря группе сверхчувствительных космических детекторов LIGO, VIRGO и CAGRA. Это не поп-звезды и даже не телескопы. Скорее, гигантские космические микрофоны. Они улавливают гравитационные волны, рябь в пространстве и времени, который распространяется, когда огромные объекты сталкиваются друг с другом. Создается ощущение, будто космос содрогается от удара.
Эйнштейн предсказывал подобные явления еще в свое время, и в 2015 году ученые наконец доказали его правоту. Эта победа даже принесла им Нобелевскую премию. Итак, две столкнувшиеся черные дыры имели массу примерно в 100 и 140 раз больше массы Солнца. Это может показаться не таким уж важным, пока вы не осознаете одну вещь. Их не должно существовать. Существует странный диапазон, называемый разрывом масс.
Примерно от 60 до 130 солнечных масс, где, согласно теории, черные дыры не могут образоваться. Ведь когда массивные звезды гаснут, они обычно взрываются сверхновыми, которые уничтожают большую часть своей массы, прежде чем что-либо успевает схлопнуться в черную дыру. Так что черных дыр в этом диапазоне быть не должно. И все же они здесь.
На самом деле это второй раз, когда мы видим черные дыры, скрывающиеся в этом диапазоне масс.
Впервые мы зафиксировали такое событие в 2019 году, когда две действительно огромные черные дыры столкнулись, образовав одну, масса которой в 142 раза превышает массу Солнца. Это произошло 7 миллиардов лет назад. Для сравнения, Земле около 4,5 миллиардов лет. Так или иначе, две черные дыры столкнулись друг с другом в глубоком космосе. Одна была примерно в 85 раз тяжелее нашего Солнца, другая в 66 раз.
И когда они столкнулись, то слились в совершенно нового космического монстра. Черную дыру с массой, превышающей солнечную, в 142 раза. На тот момент это было самое большое столкновение черных дыр когда-либо зафиксированное. Любопытно, что физики даже не были уверены, что черные дыры такого размера могут существовать. Ученые предполагали, что звезды такого масштаба взрываются и затухают, а не превращаются в черные дыры.
Таким образом, это столкновение нарушило все правила и заставило всех переосмыслить все, что мы знали ранее. Теперь перенесемся на несколько миллиардов лет вперед. Да, мы можем делать такие вещи. Пропутешествовав в космосе дольше, чем существует Солнце. Волна от этого столкновения, наконец, достигла Земли. 21 мая 2019 года она достигла детекторов LIGO в США и VIRGO в Италии, встряхнув их лазерные установки около десятой доли секунды.
Один маленький космический толчок, и ученые внезапно получили доказательство — эти гигантские черные дыры реальны! Что касается пропавшей массы в девять солнечных масс, то при столкновении она превратилась в чистую энергию. Именно это породило гравитационную волну, которая была достаточно сильной, чтобы достичь нас через 7 миллиардов лет.
Исследователи могли определить, какие именно черные дыры были задействованы.
Это можно сравнить с тем, как если бы вы услышали слабейшее эхо от гигантского космического соло на барабанах и могли бы определить, какие палочки были использованы. В любом случае, каждый раз, когда происходит нечто подобное, ученые переосмысливают правила возникновения черных дыр. Ведущая теория сейчас заключается в том, что такие гиганты возникают вовсе не из умирающих звезд.
Вероятно, они образуются, когда другие, более мелкие черные дыры снова и снова сливаются, подобно космическим кубикам Лего, которые со временем склеиваются. Обычно черные дыры делятся на два типа. Существуют черные дыры звездной массы, от нескольких масс до нескольких десятков масс Солнца. Когда массивная звезда, например, в 8 раз тяжелее Солнца, сжигает все свое топливо, она не просто угасает, она коллапсирует и взрывается сверхновой.
То, что остается, зависит от ее массы. Средние и крупные оставляют после себя нейтронную звезду, сверхплотный остаток звезды. Но если ее масса в 20 раз больше массы Солнца или больше, она коллапсирует, превращаясь в черную дыру звездной массы. Большинство обнаруженных нами черных дыр звездной массы относятся к типу цепляющихся черных дыр, образующих пары со звездами. Некоторые из них поглощают газ из своих звезд-партнеров.
Исследования продолжаются, и мы будем следить за развитием темы. А ваши комментарии и вопросы помогают нам выбирать новые направления!