|
Первое обнаружение тройной черной дыры
|
|
|
|
Странный сигнал в фоновом шуме, возникающий при слиянии двух черных дыр, может быть первым в истории обнаружением системы из трех черных дыр звездной массы, вращающихся в гравитационном вальсе. Согласно новому анализу данных, полученному в результате совместной работы LIGO-Virgo-KAGRA, данные о столкновении двойной черной дыры в 2019 году показали признаки аномального ускорения, что указывает на присутствие третьей черной дыры.
|
|
|
|
"Это первое международное открытие, подтверждающее существование третьего компактного объекта в результате слияния двух черных дыр", - говорит астроном Вэнь-Бяо Хан из Китайской академии наук.
|
|
|
|
"Это показывает, что двойные черные дыры в GW190814, возможно, образовались не изолированно, а были частью более сложной гравитационной системы, что дает значительное представление о путях формирования двойных черных дыр".
|
|
|
|
С момента самого первого обнаружения гравитационных волн в 2015 году ученые каталогизировали около 300 слияний – событий, при которых двойные черные дыры, наконец, завершают свой орбитальный распад и сталкиваются, сливаясь в один объект и посылая гравитационные волны, расходящиеся по ткани пространства-времени.
|
|
|
|
|
|
|
Астрономы могут проанализировать сигналы в этих волнах, чтобы определить массы вовлеченных черных дыр, причем некоторые слияния намекают на то, что мы называем иерархическими слияниями – серию слияний, ведущих к образованию все более крупных черных дыр.
|
|
|
|
Это связано с тем, что черные дыры звездной массы имеют верхний предел массы при формировании - точку, в которой массивная звезда превращается в сверхновую и сбрасывает свои внешние слои, оставляя ядро, которое разрушается под действием собственной гравитации и превращается в черную дыру.
|
|
|
|
При превышении определенной массы звезды все это просто взрывается целиком, включая ядро и все остальное, не оставляя после себя ничего, кроме обломков – поэтому, если обнаруживается черная дыра с массой выше этого предела, ученые делают вывод, что эта черная дыра является результатом предшествующего слияния.
|
|
|
|
В GW190814 не было черной дыры с массой, превышающей предельную. Напротив, считается, что одна из этих черных дыр является самой маленькой из когда–либо обнаруженных в своем роде, настолько маленькой, что она балансирует на грани превращения в нейтронную звезду - всего в 2,6 раза больше массы нашего собственного Солнца.
|
|
|
|
Другая черная дыра, о которой шла речь, была значительно крупнее, около 23 масс Солнца. Это соотношение масс выходит за рамки того, что предсказывается моделями звездной эволюции – обычно ожидается, что двойные объекты состоят из двух объектов сопоставимого размера.
|
|
|
|
Команда ученых под руководством Шу-Чен Янга из Китайской академии наук считает, что такое соотношение масс указывает на сложное прошлое пары черных дыр, которые были притянуты друг к другу гравитационным притяжением третьего, гораздо более крупного объекта, вокруг которого вращается двойная система.
|
|
|
|
Итак, они более внимательно изучили данные о гравитационных волнах. Пара черных дыр, вращающихся вокруг третьей черной дыры большего размера, должна демонстрировать дополнительное ускорение вдоль линии видимости из-за орбитального движения вокруг третьей черной дыры. Исследователи выяснили, как это будет проявляться, а затем сравнили свою модель с данными GW190814.
|
|
|
|
Согласно их модели, полученные данные свидетельствуют об ускорении в вакууме в пределах прямой видимости, в 0,0015 раза превышающем скорость света, с уровнем достоверности около 90 процентов, что указывает на наличие третьей, невидимой черной дыры.
|
|
|
|
Этот результат может означать, что слияния черных дыр, по крайней мере, в некоторых случаях, могут происходить в гораздо более сложных условиях, чем мы предполагали. Возможно, в данных скрывается еще больше намеков на эти и другие сложные обстоятельства, которые ждут, пока кто–нибудь разработает инструменты для их выявления.
|
|
|
|
Кроме того, это открытие дает больше доказательств иерархических слияний, подтверждая существование триад черных дыр, в которых могут происходить слияния.
|
|
|
|
Ожидается, что следующий цикл наблюдений гравитационно-волновых обсерваторий LIGO-Virgo-KAGRA предоставит целый ряд новых данных о слияниях черных дыр. Возможно, это также прольет некоторый свет на среду, в которой они происходят, и на различные способы взаимодействия черных дыр во Вселенной.
|
|
|
|
Источник
|
