Впервые подтверждено существование "провала масс" для крупных черных дыр

МОСКВА, 1 апреля. /ТАСС/. Детекторы гравитационных волн LIGO, ViRGO и KAGRA помогли ученым получить первые практические подтверждения того, что крупные черные дыры, чья масса превышает солнечную примерно в 50-130 раз, почти не существуют в природе. Это связано с особыми обстоятельствами гибели звезд, которые могли бы порождать подобные объекты, сообщила пресс-служба австралийского Университета Монаша.

"Данное открытие является наглядной демонстрацией тех возможностей, которые дали нам гравитационные волны для изучения истории жизни и смерти самых крупных звезд. Полученные нами свидетельства отсутствия большого числа крупных черных дыр в этом "провале масс" являются косвенным доказательством того, что эти светила полностью уничтожались в ходе мощнейших термоядерных взрывов", - заявила профессор Университета Монаша (Австралия) Майя Фишбах, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Как объясняют ученые, пока астрономы считают, что первые светила Вселенной были совершенно не похожи на Солнце и другие современные звезды. Это было связано с тем, что их недра не содержали в себе астрономических "металлов", элементов тяжелее водорода и гелия. Из-за их отсутствия размеры таких светил были практически ничем не ограничены, из-за чего их масса могла превышать солнечную в несколько сотен раз.

Такие звезды, в силу их размеров и химического состава, выгорали очень быстро, за десятки миллионов лет. Когда их запасы водорода иссякали, они взрывались, порождая так называемые парно-нестабильные сверхновые. Они представляют собой мощнейшие термоядерные взрывы, в организации которых была задействована вся материя светила. Эти вспышки полностью уничтожали звезды, что в теории накладывает жесткие ограничения на максимальную массу черных дыр, возникающих в результате выгорания светил.

Гравитационные отголоски сверхновых

Ученые подтвердили эту гипотезу в ходе анализа данных, которые были собраны тремя крупнейшими детекторами гравитационных волн - LIGO, ViRGO и KAGRA - в ходе предыдущего цикла их совместной работы, который продолжался с мая 2023 года по январь 2024 года. За это время все три установки обнаружили несколько сотен колебаний пространства-времени, порожденных слияниями черных дыр с разной массой и соотношениями масс.

Когда ученые проанализировали эти данные, они заметили, что все участвовавшие в слияниях черные дыры, в чьем "звездном" происхождении астрономы не сомневаются, обладали массой, которая превышала солнечную не более чем в 45 раз. Это в целом соответствует последним выкладкам астрономов-теоретиков, чьи расчеты указывают на невозможность формирования черных дыр с массой от 50 до 130 масс Солнца в результате вспышек парно-нестабильных сверхновых.

Как отмечают исследователи, подтверждение существования этого "провала масс" позволяет говорить о том, что все находящиеся внутри него черные дыры возникли в результате одиночных слияний или даже серии столкновений между менее крупными компактными объектами. Это делает их особенно интересными для изучения того, как часто происходят столкновения между черными дырами и раскрытия истории их эволюции, подытожили ученые.