ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ: НОВЫЕ ОТКРЫТИЯ ПРИ СЛИЯНИИ
В последние месяцы астрономия гравитационных волн сделала значительные шаги вперед. Слияние черных дыр, зарегистрированное в октябре и ноябре 2024 года, представило уникальные свойства, которые пересматривают наши представления о процессе их образования и эволюции.
Эксперты из сотрудничества LIGO-Virgo-KAGRA впервые зафиксировали два слияния черных дыр, отличающиеся необычным поведением, которое предполагает наличие бурной истории предыдущих столкновений. Эти события под названием GW241011 и GW241110 показывают черные дыры, быстро вращающиеся в парах с неоднородной массой, что указывает на их происхождение не из спокойных звезд, а из событий, не столь предсказуемых.
ПЕРВОЕ СЛИЯНИЕ: GW241011
Первое слияние, получившее название GW241011, произошло на расстоянии примерно 700 миллионов световых лет от Земли. Здесь черные дыры с массами 20 и 6 солнечных масс завертелись друг вокруг друга. Уникальность этой модели заключается в быстром вращении более массивной черной дыры, что делает ее одной из самых быстро вращающихся черных дыр, когда-либо наблюдаемых через гравитационные волны.
ВТОРОЕ СЛИЯНИЕ: GW241110
Следующее слияние, GW241110, было зафиксировано всего через месяц на расстоянии 2,4 миллиарда световых лет. В этом случае черные дыры имели массы 17 и 8 солнечных масс. Эта модель показала, что более крупная черная дыра вращается в противоположном направлении по отношению к своей орбите, что никогда ранее не наблюдалось.
Эти свойства вращения поднимают важные вопросы о происхождении черных дыр. Обычно, когда массивные звезды погибают и коллапсируют, они образуют черные дыры с умеренными спинами, согласующимися с их первоначальным движением в орбите. Однако, наблюдаемые в GW241011 и GW241110 быстрые вращения показывают, что это, вероятно, не черные дыры первого поколения, образовавшиеся напрямую после звездообразования. Скорее, это вторичные черные дыры, возникшие из предыдущих слияний, обладающие быстрым вращением и иногда неожиданными направлениями.
ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ ЧЕРНЫХ ДЫР
В обоих случаях более крупные черные дыры имели почти вдвое большую массу по сравнению со своими компаньонами. Такая разница в размерах более типична для иерархических слияний, чем для бинарных звезд, которые формировались вместе. Эта закономерность указывает на то, что данные системы собраны в плотно населённых звёздных округах, таких как глобулярные скопления, где черные дыры часто сталкиваются друг с другом и сливаются многократно, увеличивая свою массу и изменяя спин.
Важность сигналов GW241011 позволила астрономам подтвердить общую теорию относительности Эйнштейна с удивительной точностью. Быстрое вращение основной черной дыры вызывает небольшую деформацию объекта, что предсказано математическим решением, разработанным Роем Керром для вращающихся черных дыр. Гравитационные волны несут эту деформацию как характерный признак, который почти идеально совпадает с теоретическими предсказаниями. Сигнал также содержит высокие гармоники, что подтверждает еще одну теорию Эйнштейна.
Будущее астрономии черных дыр выглядит многообещающе. С улучшением чувствительности детекторов, как мы видели на примере GW241011 и GW241110, можно ожидать новых открытий, которые раскроют еще больше разнообразных условий, в которых черные дыры сталкиваются, и помогут нам уточнить основные законы, управляющие этими экстраординарными объектами во вселенной.
