|
Карнавалы черных дыр могут производить сигналы
|
|
|
|
С 2015 года коллаборация LIGO-Virgo-KAGRA обнаружила около 85 пар сталкивающихся друг с другом черных дыр. Теперь мы знаем, что Эйнштейн был прав: гравитационные волны генерируются этими системами по мере того, как они вращаются друг вокруг друга, искажая пространство-время своими колоссальными массами на своем пути. Мы также знаем, что эти космические катастрофы случаются часто: по мере улучшения чувствительности детекторов мы ожидаем, что в следующем цикле наблюдений, начиная с 2023 года, эти события будут ощущаться почти ежедневно. Чего мы пока не знаем, так это того, что вызывает эти происходить столкновения.
|
|
|
|
Черные дыры образуются, когда умирают массивные звезды. Как правило, эта смерть является насильственной, экстремальным выбросом энергии, который либо уничтожает, либо отталкивает близлежащие объекты. Поэтому трудно сформировать две черные дыры, расположенные достаточно близко друг к другу, чтобы слиться в течение возраста Вселенной. Один из способов заставить их слиться — это столкнуть их вместе в густонаселенных средах, таких как центры звездных скоплений.
|
|
|
В звездных скоплениях черные дыры, которые начинаются очень далеко друг от друга, могут сталкиваться вместе с помощью двух механизмов. Во-первых, существует массовая сегрегация, которая приводит к тому, что самые массивные объекты тонут ближе к середине гравитационного потенциального колодца. Это означает, что любые черные дыры, рассредоточенные по всему скоплению, должны оказаться в середине, образуя невидимое «темное ядро». Во-вторых, это динамические взаимодействия. Если две черные дыры соединяются в скоплении, на их взаимодействие может влиять гравитационное влияние близлежащих объектов. Эти влияния могут удалить орбитальную энергию из бинарной системы и сблизить ее.
|
|
|
|
Массовая сегрегация и динамические взаимодействия, которые могут иметь место в звездных скоплениях, могут оставить свой отпечаток на свойствах сливающихся двойных систем. Одним из ключевых свойств является форма орбиты бинарной системы непосредственно перед ее слиянием. Поскольку слияния в звездных скоплениях могут происходить очень быстро, формы орбит могут быть довольно вытянутыми — меньше похожими на спокойный, степенный круг, который Земля описывает вокруг Солнца, и больше похожими на сплющенный эллипс, по которому мчится комета Галлея во время своих визитов туда и обратно. Солнечной системы. Когда две черные дыры находятся на такой вытянутой орбите, их сигнал гравитационных волн имеет характерные модуляции, и его можно изучить, чтобы понять, где встретились два объекта.
|
|
|
|
Команда исследователей и выпускников OzGrav вместе изучает формы орбит двойных черных дыр. Группа, возглавляемая доктором Изобель Ромеро-Шоу (ранее работавшая в Университете Монаш, ныне базирующаяся в Кембриджском университете) вместе с профессорами Полом Ласки и Эриком Трейном из Университета Монаша, обнаружила, что некоторые из двойных систем, наблюдаемых LIGO-Virgo -KAGRA действительно имеют вытянутые орбиты, что указывает на то, что они могли столкнуться в густонаселенном звездном скоплении. Их результаты показывают, что большая часть наблюдаемых столкновений двойных черных дыр — не менее 35% — могла быть вызвана звездными скоплениями.
|
|
|
|
«Мне нравится думать о двойных черных дырах как о партнерах по танцу», — объясняет доктор Ромеро-Шоу. «Когда пара черных дыр развивается вместе в изоляции, они подобны паре, исполняющей медленный вальс в одиночестве в бальном зале. Это очень контролируемо и осторожно, красиво, но ничего неожиданного. звездное скопление, где вы можете увидеть множество разных танцев одновременно, большие и маленькие танцевальные коллективы, фристайл и множество сюрпризов». Хотя результаты исследования не могут сказать нам — пока — точно, где происходит слияние наблюдаемых двойных черных дыр, они предполагают, что карнавалы черных дыр в центрах звездных скоплений могут быть важным вкладом.
|
|
|
|
Источник
|
