|
Чудовищные черные дыры образовались не обычным путем
|
|
|
|
Согласно новому исследованию, самые массивные черные дыры во Вселенной, обнаруженные по создаваемой ими ряби в пространстве-времени, не образовались непосредственно из коллапсирующих звезд. Вместо этого, как утверждает международная группа исследователей, эти космические гиганты формируются в результате серии повторяющихся и чрезвычайно мощных столкновений в очень плотно населенных звездных скоплениях.
|
|
|
|
Исследование происхождения черных дыр с помощью волн
|
|
|
|
В их исследовании, проведенном под руководством Кардиффского университета, был проанализирован каталог гравитационно-волновых переходных явлений LIGO–Virgo–KAGRA (GWTC4), содержащий 153 достаточно достоверных обнаружения слияний черных дыр.
|
|
|
|
Команда хотела проверить идею о том, что самые тяжелые черные дыры в GWTC-4 являются объектами второго поколения, образовавшимися в результате слияния более ранних черных дыр, а затем повторного слияния в плотных ядрах звездных скоплений, где звезды могут быть упакованы в миллион раз плотнее, чем в окрестностях Солнца.
|
|
|
|
Результаты их исследований, опубликованные в журнале Nature Astronomy, изучают происхождение самых массивных черных дыр, обнаруженных по их гравитационным волнам, и выявляют две различные популяции.
|
|
|
|
«Астрономия гравитационных волн теперь делает больше, чем просто подсчет слияний черных дыр», — объясняет ведущий автор, доктор Фабио Антонини из Школы физики и астрономии Кардиффского университета.
|
|
|
|
|
|
|
«Она начинает раскрывать, как растут черные дыры, где они растут и что это говорит нам о жизни и смерти массивных звезд. Это захватывающе, потому что мы можем использовать эту информацию для проверки нашего понимания того, как звезды и скопления эволюционируют во Вселенной».
|
|
|
|
Две различные популяции черных дыр
|
|
|
|
В данных гравитационных волн команда выявила:
|
|
|
|
- популяцию с меньшей массой, соответствующую обычному коллапсу звезд;
|
|
- популяцию с большей массой, чьи вращения точно соответствуют ожидаемым при иерархических слияниях в плотных звездных скоплениях.
|
|
|
|
«Больше всего нас удивило, насколько четко черные дыры большой массы выделяются как отдельная популяция», — вспоминает соавтор, доктор Изобель Ромеро-Шоу, стипендиат Эрнеста Резерфорда в Кардиффском университете.
|
|
|
|
«В отличие от проанализированных нами систем с меньшей массой, которые, как правило, вращались медленно, системы с большей массой согласуются с более быстрым вращением, ориентированным, по-видимому, в случайных направлениях. Это именно тот признак, который можно было бы ожидать, если бы черные дыры неоднократно сливались в плотные звездные скопления.
|
|
|
|
Это делает происхождение из скопления гораздо более убедительным, чем это было в случае с более ранними каталогами».
|
|
|
|
Доказательства давно предсказанного разрыва масс
|
|
|
|
Исследование также предоставляет самые убедительные на сегодняшний день доказательства существования «разрыва масс», когда чрезвычайно массивные звезды взрываются катастрофически, а не коллапсируют в черные дыры.
|
|
|
|
Давно предсказанная теория описывает запрещенный диапазон масс для черных дыр, образованных непосредственно из звезд, где ожидается, что очень массивные звезды будут разрушены, прежде чем смогут образовать черные дыры.
|
|
|
|
Команда точно определяет этот диапазон в популяции черных дыр звездного происхождения массой в 45 раз превышающей массу Солнца и выше.
|
|
|
|
Доктор Антонини сказал: «В нашем исследовании мы находим доказательства давно предсказанного разрыва масс, вызванного нестабильностью пар — диапазона масс где, как ожидается, звезды вообще не оставляют после себя черных дыр. Детекторы гравитационных волн успешно обнаружили черные дыры, которые, по-видимому, находятся в этом промежутке или рядом с ним, который мы идентифицируем примерно на 45 солнечных массах.
|
|
|
|
«Итак, ключевой вопрос сейчас заключается в том, говорят ли эти черные дыры о том, что наши модели звездной эволюции неверны, или они образуются другим способом?
|
|
|
|
«Самые большие черные дыры в текущей выборке, похоже, говорят нам о динамике скоплений, а не только о звездной эволюции.
|
|
|
|
«При массе более 45 солнечных масс распределение спина изменяется таким образом, который трудно объяснить только обычными звездными двойными системами, но это естественно объясняется, если эти черные дыры уже прошли через более ранние слияния в плотных скоплениях».
|
|
Подсказки о недрах звезд и ядерной физике
|
|
|
|
Команда также использовала этот переход, чтобы пролить свет на важную ядерную реакцию, участвующую в горении гелия внутри массивных звезд.
|
|
|
|
«В будущем данные о гравитационных волнах могут помочь ученым изучать ядерную физику, поскольку предел массы, устанавливаемый парной нестабильностью, зависит от ядерных реакций, происходящих в ядрах массивных звезд», — добавила соавтор, научный сотрудник Кардиффского университета доктор Фани Досопулу.
|
|
|
|
Источник
|
