1 мин чтения

Рябь в пространстве-времени, порождаемая сталкивающимися черными дырами, многому научила нас относительно этих загадочных объектов.

Эти гравитационные волны кодируют информацию о черных дырах: их массах, форме их внутренней спирали по отношению друг к другу, их спинах и их ориентации.

Исходя из этого, ученые установили, что большинство столкновений, которые мы видели, происходили между черными дырами в двойных системах. Две черные дыры начинались как двойная система массивных звезд, которые вместе превратились в черные дыры, затем закрутились по спирали и слились.

Однако из примерно 90 обнаруженных на данный момент слияний одно выделяется как очень своеобразное. Обнаруженный в мае 2019 года, GW19052 излучал пространственно-временную рябь, как никто другой.

«Его морфология и взрывоподобная структура сильно отличаются от предыдущих наблюдений», – говорит астрофизик Росселла Гамба из Йенского университета в Германии.

Она добавляет: «GW190521 первоначально анализировался как слияние двух быстро вращающихся тяжелых черных дыр, приближающихся друг к другу по почти круговым орбитам, но его особенности побудили нас предложить другие возможные интерпретации».

В частности, короткую, резкую продолжительность сигнала гравитационной волны было сложно объяснить.

Гравитационные волны генерируются фактическим слиянием двух черных дыр, подобно ряби от камня, брошенного в пруд. Но они также генерируются двойной спиралью, и интенсивное гравитационное взаимодействие посылает более слабую рябь по мере того, как две черные дыры неумолимо сближаются.

«Форма и краткость – менее десятой доли секунды – сигнала, связанного с этим событием, заставляют нас выдвинуть гипотезу о мгновенном слиянии двух черных дыр, которое произошло в отсутствие спиральной фазы», – объясняет астроном Алессандро Нагар из Национального института ядерной физики в Италии.

Существует более одного способа получить пару черных дыр, гравитационно взаимодействующих.

Первая заключается в том, что они долгое время были вместе, возможно, даже с момента образования маленьких звезд из одного и того же фрагмента молекулярного облака в космосе.

Другой – это когда два объекта, движущиеся в пространстве, проходят друг мимо друга достаточно близко, чтобы гравитационно зацепиться в так называемом динамическом столкновении.

Именно это, по мнению Гамбы и ее коллег, могло произойти с GW190521, поэтому они разработали моделирование, чтобы проверить свою гипотезу. Они объединили пары черных дыр, изменив такие параметры, как траектория, вращение и масса, чтобы попытаться воспроизвести странный сигнал гравитационной волны, обнаруженный в 2019 году.

Их результаты предполагают, что две черные дыры возникли не в двойной системе, а были пойманы в гравитационную сеть друг друга, дважды пролетев мимо друг друга по дикой эксцентричной петле, прежде чем столкнуться вместе, образовав одну большую черную дыру. И ни одна из черных дыр в этом сценарии не вращалась.

«Разработав точные модели с использованием комбинации самых современных аналитических методов и численного моделирования, мы обнаружили, что в данном случае крайне эксцентричное слияние объясняет наблюдение лучше, чем любая другая гипотеза, выдвинутая ранее», – говорит астроном Маттео Бреши из Йенского университета.

«Вероятность ошибки составляет 1:4300!»

Этот сценарий, по словам команды, более вероятен в густонаселенной области космоса, такой как звездное скопление, где такие гравитационные взаимодействия более вероятны.

Это согласуется с предыдущими открытиями о GW190521. Масса одной из черных дыр в результате слияния была измерена примерно в 85 раз больше массы Солнца.

Согласно нашим текущим моделям, черные дыры массой более 65 солнечных не могут образоваться из одной звезды; единственный известный нам способ образования черной дыры такой массы – это слияние двух объектов с меньшей массой.

Работа Гамбы и ее коллег показала, что массы двух черных дыр в результате столкновения составляют около 81 и 52 масс Солнца; это немного ниже предыдущих оценок, но одна из черных дыр все еще находится за пределами пути формирования коллапса ядра единственной звезды.

Все еще неясно, нуждаются ли наши модели в доработке, но иерархические слияния, при которых более крупные структуры формируются путем непрерывного слияния меньших объектов, более вероятны в кластерной среде с большим количеством плотных объектов.

Dynamical encounters between black holes are considered pretty rare, and the gravitational wave data collected by LIGO and Virgo to date would seem to support this. However, rare doesn’t mean impossible, and the new work suggests that GW190521 may be the first we’ve detected.

И первое означает, что в ближайшие годы их может быть больше. Обсерватории гравитационных волн в настоящее время модернизируются и обслуживаются, но снова заработают в марте 2023 года для нового цикла наблюдений. На этот раз к двум детекторам LIGO в США и детектору Virgo в Италии присоединится KAGRA в Японии для еще большей мощности наблюдения.

Больше обнаружений, подобных GW190521, было бы потрясающе.

Источник новости Nature Astronomy

Просмотров: 2

Поделитесь новостью
0 0 голоса
Рейтинг статьи
Подписаться
Уведомить о
guest
0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
Предыдущий пост Древние Следы Подгоревшей Пищи Открывают Удивительную Правду о Палео-Диете
Следующий пост Ученые Все Чаще Призывают Затемнить Солнце
Close
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x