Астрономи вперше знайшли у гравітаційних хвилях від злиття двох чорних дір сигнал, який може надходити безпосередньо з околиць горизонту подій новоутвореної чорної діри. Для цього науковці проаналізували сигнал, попередньо вилучивши з нього вже відомі типи коливань, що виникають після злиття чорних дір. У залишковому сигналі вони виявили коливання, характеристики яких збігаються з теоретичними передбаченнями щодо поведінки речовини та простору-часу поблизу горизонту подій. Дослідження опублікували в журналі Nature.
Різні типи гравітаційних хвиль, які виникають під час злиття двох чорних дір. Науковці зафіксували прямі хвилі (позначені чорними хвилями зі стрілочками), що виходять з оточення горизонту подій. Lu et al. / Nature, 2026
Як спіймали сигнал з околиць горизонту подій чорної діри?
Після відкриття гравітаційних хвиль астрономи навчилися визначати маси та швидкості обертання чорних дір, що зливаються. Однак більшість таких досліджень стосується не самого горизонту подій, а області навколо нього. Тому науковці поставили собі за мету перевірити теоретичне передбачення про існування так званої «прямої хвилі» — сигналу, який має виникати безпосередньо поблизу горизонту подій під час утворення нової чорної діри. Для цього дослідники проаналізували гравітаційно-хвильовий сигнал GW250114, зареєстрований обсерваторіями LIGO. Це один із найсильніших сигналів гравітаційних хвиль, що утворився внаслідок злиття двох чорних дір масами близько 34 та 32 мас Сонця, після чого сформувалася нова чорна діра масою приблизно 63 маси Сонця.
Спочатку науковці вилучили із зареєстрованого сигналу відомі післязлиттєві коливання, які традиційно використовують для вивчення чорних дір. А після відсіяння шуму математичними фільтрами результат порівняли із теоретичними моделями. Астрономи виявили додаткові коливання, які зберігалися протягом приблизно 0,2 секунди після моменту злиття. Частота цих коливань становила близько 200 герців і не збігалася з жодним із відомих типів післязлиттєвих коливань чорної діри. Натомість вона виявилася близькою до значення, яке теорія передбачає для сигналів, що виникають поблизу горизонту подій через викривлення простору-часу швидко обертовою чорною дірою. Отримане співвідношення сигналу до шуму становить близько 16–17, що свідчить про високу достовірність виявленого сигналу.
На думку дослідників, виявлений сигнал є першим спостережним свідченням існування «прямої хвилі». Якщо майбутні спостереження підтвердять цей результат, астрономи отримають новий інструмент для безпосереднього дослідження властивостей горизонтів подій чорних дір, а також — змогу перевіряти передбачення загальної теорії відносності в умовах надзвичайно сильного гравітаційного поля.
Якими бувають наслідки зіткнень чорних дір
🤔 Раніше зіткнення двох чорних дір, подію GW231123, вважали наймасштабнішим таким злиттям. Але виявилося, що його масштаб перебільшили через гравітаційне лінзування.
🕳 Завдяки обсерваторіям LIGO і Virgo астрономи спостерігали випадкове злиття чорних дір, яке почалося через їхнє раптове зближення.
🌟 За допомогою цих же інструментів науковці також зафіксували момент зіткнення двох найщільніших об'єктів у Всесвіті — чорної діри та нейтронної зорі.
