Крупнейшее слияние черных дыр, которое когда-либо видели гравитационно-волновые обсерватории

Гравитационно-волновые обсерватории LIGO и Virgo наблюдали крупнейшее слияние черных дыр. В мае 2019 года три детектора (у LIGO два) сообщили об обнаружении столкновения, в результате которого образовалась черная дыра, масса которой в 142 раза больше массы нашего Солнца, и это самая тяжелая из когда-либо наблюдавшихся обсерваториями. Эта черная дыра также относится к все еще загадочному классу черных дыр промежуточной массы, которая, если подтвердится, станет первым прямым наблюдением одной из них. Более тяжелая из двух столкнувшихся черных дыр также намекает на пробел в знаниях об эволюции звезд.

Это не только самая массивная из обнаруженных черных дыр, но и самая далекая из всех обнаруженных. Сигнал прошел половину времени жизни Вселенной, прежде чем достиг нас, около 7 миллиардов лет. Об анализе события GW190521 сообщается в Physical Review Letters и Astrophysical Journal Letters.

Черные дыры средней массы до сих пор наблюдались только косвенно, так что это может быть первое захватывающее прямое обнаружение одной из них. Эти объекты имеют массу от 100 до 100 000 раз больше массы нашего Солнца. Они намного легче сверхмассивных черных дыр, которые мы находим в ядрах галактик, которые весят миллионы, если не миллиарды, обычных звезд, но они тяжелее, чем то, что мы ожидаем от звезд, которые составляют от пяти до нескольких десятков масс нашего Солнца. Отсутствие промежуточных объектов давно озадачивало астрономов.

Две сталкивающиеся черные дыры, вызвавшие GW190521, имели массу около 66 и 85 солнечных соответственно, причем самая тяжелая из них попала в так называемую «парную нестабильность». 

«Исходя из нашего понимания того, как звезды стареют и эволюционируют, мы ожидаем найти черные дыры с массой менее 65 солнечных масс или более 135 масс Солнца, но ни одной промежуточной», – сказал в сообщении Фрэнк Ом, руководитель группы независимых исследований Макса Планка в AEI в Ганновере. «Черная дыра массой 85 солнечных масс в системе происхождения GW190521 попадает как раз в ту пропасть, где ее быть не должно. Это может означать две вещи: наше понимание эволюции звезд является неполным или здесь произошло что-то другое».

Команда склоняется к последнему. Они считают, что более тяжелая черная дыра может быть результатом предыдущих слияний; либо две меньшие черные дыры, либо столкновение двух больших звезд. 

Чтобы получить больше информации, необходимо будет увидеть это в контексте с другими открытиями, сделанными LIGO и третьим запуском Virgo, чтобы понять, ограниченный ли это случай или один из многих неожиданных объектов.

«Мы еще не знаем, является ли GW190521, это удивительное открытие и первое наблюдение черной дыры промежуточной массы, совершенно новым классом двойных черных дыр или просто концом спектра источников с большой массой, который мы видели до сих пор», – сказал Карстен Данцманн, директор AEI в Ганновере и директор Института гравитационной физики Ганноверского университета Лейбница. «Вскоре, когда мы проанализируем все слияния двойных черных дыр, замеченные LIGO и Virgo в их третьем сеансе наблюдений, мы сможем узнать больше».

Обсерватории LIGO и Virgo обнаружили 56 возможных гравитационно-волновых событий в третьем цикле работы, который длился с 1 апреля 2019 года по 27 марта 2020 года. Четыре из этих событий были подтверждены и опубликованы, а остальные 52 все еще анализируются.

Читайте также:

• Секреты странных звезд, окружающих нашу сверхмассивную черную дыру
• Впервые астрономы наблюдают исчезновение короны черной дыры
• Астрономы впервые увидели свет, образованный слиянием двух черных дыр
• Самая голодная черная дыра во Вселенной в 34 миллиарда раз массивнее Солнца
• Наши древние предки видели вспышку сверхмассивной черной дыры Млечного Пути