Завдяки обсерваторіям LIGO і Virgo вченим вдалося застати незвичний сценарій злиття чорних дір: пара чорних дір злилася внаслідок випадкового наближення одна до одної, а не через співіснування в єдиній системі, як це відбувається зазвичай. Як говорить новий аналіз даних про подію злиття GW190521,одна з задіяних чорних дір притягнула до себе іншу, що змусило їх злитися та утворити першу відому чорну діру проміжної маси — близько 150 Сонць. Робота вчених опублікована у журналі Nature Astronomy.
Aurore Simonnet / Sonoma State / Caltech / MIT / LIGO
Що це за злиття?
Лазерна інтерферометрична гравітаційно-хвильова обсерваторія LIGO та інтерферометр Virgo сьогодні зареєстрували гравітаційні хвилі від понад 90 подвійних систем чорних дір. Однак досі подія GW190521, яку зафіксували 21 травня 2019 року, лишається найскладнішою для інтерпретації. GW190521 спостерігалася як дуже короткочасний сигнал, менший за 0,1 секунди, який можна інтерпретувати як злиття двох чорних дір масами у 85 та 66 сонячних. Внаслідок цього утворилася перша з зареєстрованих чорна діра проміжної маси — у 150 разів масивніша за Сонце.
Як зіткнулись чорні діри?
Втім, це характер гравітаційних хвиль, що утворило це злиття, не вписується у звичний для таких подій, коли пара чорних дір гравітаційно взаємодіє, обертаючись одна навколо одної і в підсумку зливаючись в спільному центрі мас. Тож у своїй роботі команда астрофізиків з Німеччини, Італії та Франції вирішила розглянути варіант, за якого чорні діри GW190521 не були пов'язані одна з одною, а навпаки, одна з них динамічно захопила собі другу, і після пари зближень, вони утворили нову чорну діру.
Так вчені вважають, що у злитті брали участь чорні діри масами у 81 та 52 сонячних. Динамічне захоплення у такому випадку пояснює і коротку тривалість сигналу, і те, що маси чорних дір не вписуються у сценарії їхньої появи в ході зоряної еволюції. Вони можуть бути вторинними чорними дірами, які знайшли одна одну випадково, що набагато більш імовірно, ніж їхнє співіснування у бінарній системі до злиття.
Також раніше ми розповідали, як LIGO і Virgo вдалося застати не менш екзотичне злиття чорної діри з нейтронною зіркою. А більше про чорні діри можна дізнатися у наших картках «Що таке чорна діра?».