|
Генеалогия черных дыр
|
|
|
|
Исследовательская группа предложила новый метод реконструкции "генеалогического древа" черных дыр. Опубликованное в Astrophysical Journal, это исследование предлагает способ сделать вывод о свойствах черных дыр-прародителей этих слияний, одного из самых жестоких событий, которые можно наблюдать во Вселенной.
|
|
|
|
В результате этих слияний генерируются гравитационные волны, своего рода "складки" в пространстве-времени, которые распространяются со скоростью света и которые в настоящее время можно обнаружить с помощью детекторов, разработанных международными организациями, такими как Virgo, Kagra или LIGO.
|
|
|
|
Анализируя гравитационные волны, можно получить информацию о сливающихся черных дырах, такую как их массы, направление вращения и другие сведения об их происхождении. В большинстве случаев черные дыры образуются из остатков массивных звезд, которые разрушились под действием собственной гравитации после того, как израсходовали свое ядерное топливо.
|
|
|
|
Однако, согласно астрофизическим теориям, существует своего рода вакуум, в котором черные дыры не могут образовываться непосредственно в результате коллапса звезды, и который известен как интервал массы парной нестабильности. Считается, что черные дыры, находящиеся в пределах этого интервала, образуются в результате иерархических слияний, то есть последовательных слияний меньших "родовых" черных дыр, каждая из которых образует все более массивную черную дыру. Таким образом, они образуют своего рода генеалогическое древо, в котором и намеревается разобраться данное исследование.
|
|
|
|
|
|
|
Хотя это объяснение кажется простым, сам процесс не является тривиальным. Чтобы черная дыра участвовала в последовательных слияниях, она должна оставаться привязанной к своему окружению, такому как галактика или плотное звездное скопление. Однако черные дыры, образующиеся в результате слияния, приобретают скорость отдачи, которая может достигать тысяч километров в секунду, и этого часто бывает достаточно, чтобы выбросить их из большинства сред обитания.
|
|
|
|
Например, в шаровых скоплениях, которые считаются ключевыми центрами слияния черных дыр, вторая космическая скорость составляет всего около 50 км/с. Хотя вращение и масса черных дыр могут быть измерены непосредственно по сигналам гравитационных волн, скорость отдачи зависит от свойств "предков" сливающихся черных дыр, которые невозможно наблюдать непосредственно.
|
|
|
|
"С помощью такого рода исследований мы можем не только угадать предков черных дыр, которые мы наблюдаем. Мы также можем предположить, в какой среде (если таковая вообще существовала) мог происходить этот процесс. Если никакая среда не является жизнеспособной и эти черные дыры не могут быть результатом предыдущих слияний, нам, возможно, придется переосмыслить эволюцию звезд или рассмотреть возможность того, что мы, возможно, вообще не наблюдаем черные дыры", - говорит профессор. Хуан Кальдерон Бустильо, Рамон и Кахаль, научный сотрудник IGFAE, объединенного центра Университета Сантьяго-де-Компостела и Хунта-де-Галисия (Испания), и соавтор исследования.
|
|
Анализ загадочного сигнала GW190521
|
|
|
|
Команда применила этот метод к загадочному гравитационно-волновому сигналу GW190521, который связан с черной дырой, попадающей в зону запрещенной массы.
|
|
|
|
"Мы обнаружили, что, судя по свойствам, которые определенные группы обнаружили у этой черной дыры, маловероятно, что она образовалась в Шаровом скоплении из-за сильных толчков, которые, возможно, унаследовала эта черная дыра", - говорит Карлос Араужо, студент магистратуры Института астрофизики Канарских островов и бывший студент старших курсов Университета Канарских островов. Университет Сантьяго-де-Компостела.
|
|
|
|
"Действительно, среды с большими скоростями убегания, такие как активные ядра галактик или ядерные звездные скопления, кажутся более правдоподобными из-за их способности удерживать черные дыры с большими выбросами. Это согласуется с существующими исследованиями, предполагающими, что GW190521 произошел в Активном ядре Галактики", - говорит Генри Вонг, бывший студент CUHK, а ныне специалист по обработке данных в частном секторе.
|
|
|
|
"Мы обнаружили, что можем получить доступ к дате рождения черной дыры, поскольку она тесно связана с ее вращением. К сожалению, в настоящее время мы не можем измерить вращения с большой точностью, что является одним из ограничивающих факторов нашего исследования. Поскольку LIGO и Virgo продолжают повышать свою чувствительность, а новые детекторы третьего поколения подключаются к сети, наш метод позволит получить более детальное представление о генеалогии черных дыр, которые мы наблюдаем", - говорит Аня Лю, соавтор исследования и аспирантка CUHK.
|
|
|
|
Источник
|
