Астрофизики зафиксировали гравитационные волны от мощного столкновения двух сверхмассивных черных дыр.
Ученые зарегистрировали гравитационно-волновую рябь, вызванную столкновением двух гигантских черных дыр, произошедшим очень далеко от нашей галактики Млечный Путь.
Эти черные дыры, каждая из которых в сотни раз массивнее нашего Солнца, долгое время вращались друг вокруг друга, пока не объединились, сформировав еще более крупную черную дыру на расстоянии около 10 миллиардов световых лет от Земли.
Это слияние стало самым масштабным среди подобных событий, зарегистрированных детекторами гравитационных волн, и побудило ученых пересмотреть существующие теории о формировании таких огромных объектов. Сигнал был уловлен наземными детекторами, чья чувствительность позволяет фиксировать колебания пространства-времени, в тысячи раз меньше протона.
Профессор Марк Ханнам, глава Института гравитационных исследований Кардиффского университета, отметил: «Это самые мощные наблюдаемые нами события во Вселенной, но к моменту достижения Земли их сигналы становятся чрезвычайно слабыми».
Свидетельства столкновения были получены 23 ноября 2023 года незадолго до 14:00 по британскому времени, когда два детектора в США (в Вашингтоне и Луизиане), входящие в состав Лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (Ligo), одновременно зарегистрировали возмущение.
Мгновенное искажение пространства-времени вызвало растяжение и сжатие детекторов на долю секунды, запечатлев финальную стадию слияния, когда новая черная дыра «звенела», прежде чем прийти в равновесие.
Анализ показал, что массы сталкивающихся черных дыр составляли 103 и 137 масс Солнца, а их вращение было почти предельным для подобных объектов — примерно в 400 000 раз быстрее Земли.
Ханнам, член научного коллаборации Ligo, подчеркнул: «Это самые массивные черные дыры, которые мы смогли точно измерить с помощью гравитационных волн. И они необычны, поскольку попадают в диапазон масс, где, согласно текущим представлениям, образование черных дыр таким образом маловероятно».
Как правило, черные дыры формируются в результате коллапса очень массивных звезд в конце их жизненного цикла, когда у них истощается ядерное топливо. Эти объекты обладают настолько сильным гравитационным полем, что искривляют пространство-время, создавая горизонт событий — границу, которую не может преодолеть даже свет.
Физики Ligo предполагают, что слившиеся черные дыры сами могли образоваться в результате предыдущих слияний. Это могло бы объяснить их огромные массы и высокую скорость вращения, так как слияние обычно увеличивает вращение результирующего объекта. «Мы и раньше видели признаки этого, но данный случай — самый яркий пример такого сценария», — прокомментировал Ханнам.
С помощью гравитационных волн ученые выявили около 300 слияний черных дыр. Предыдущий рекордсмен по массе среди продуктов слияний имел массу примерно в 140 раз больше Солнца. Последнее обнаруженное слияние привело к формированию черной дыры массой в 265 солнечных масс.
До появления первых детекторов гравитационных волн в 1990-х годах изучение Вселенной базировалось исключительно на электромагнитном излучении (видимый свет, инфракрасное излучение, радиоволны). Гравитационно-волновые обсерватории открывают совершенно новый канал для исследования космоса, позволяя наблюдать явления, ранее недоступные.
«Обычно в науке происходит так: когда вы начинаете исследовать вселенную под другим углом, вы обнаруживаете неожиданные вещи, и вся ваша научная парадигма меняется», — подчеркнул Ханнам. «Детекторы, которые планируется запустить в ближайшие 10-15 лет, смогут наблюдать все слияния черных дыр в нашей Вселенной, а также, возможно, обнаружат нечто совершенно удивительное, чего мы сейчас даже не представляем».
