Рекордное столкновение черной дыры шокировало ученых своими размерами и скоростью. Событие, обнаруженное обсерваторией LIGO-Virgo-KAGRA, привело к слиянию двух массивных черных дыр, каждая из которых более чем в 100 раз массивнее нашего Солнца, и образовала вращающийся космический гигант. Конечным результатом является черная дыра, которая более чем в 225 раз массивнее Солнца и вращается со скоростями, приближающимися к физическим пределам. Это открытие не только побило предыдущий рекорд размера черной дыры, но и подорвало наше понимание механизма образования черных дыр.
Две гигантские черные дыры столкнулись в глубоком космосе, образовав гигантского монстра, разрушившего существующие теории. Ученые говорят, что это самое масштабное и быстро развивающееся слияние, когда-либо обнаруженное
Коллаборация LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) сделала революционное открытие, обнаружив самое массивное слияние черных дыр, когда-либо зарегистрированное с помощью гравитационных волн. Обнаружение стало возможным благодаря обсерваториям LIGO в Хэнфорде и Ливингстоне, финансируемым Национальным научным фондом (NSF). Масса черной дыры, образовавшейся после слияния, более чем в 225 раз превышает массу Солнца. Сигнал под номером GW231123 был захвачен во время четвертой наблюдательной кампании (O4) сети LVK 23 ноября 2023 года.
Массы двух черных дыр, слившихся на этот раз, оцениваются в 100 и 140 раз больше солнечной соответственно. Они не только огромны по размеру, но и очень быстро вращаются. Эта комбинация чрезвычайно затрудняет анализ сигналов и позволяет предположить, что происхождение этих черных дыр может быть чрезвычайно сложным.
Гравитационные волны — это крошечная рябь в пространстве-времени, вызванная высокоэнергетическими космическими событиями, такими как столкновение массивных объектов, таких как черные дыры или нейтронные звезды. Эти волны распространяются от своего источника со скоростью света, растягивая и сжимая пространство на своем пути. Хотя гравитационные волны чрезвычайно слабы, когда достигают Земли, они несут ценную информацию о природе, движении и структуре объектов, которые их породили, предоставляя уникальный способ наблюдения за Вселенной за пределами того, что может раскрыть световая энергия.
«Это самая массивная двойная черная дыра, которую мы когда-либо наблюдали с помощью гравитационных волн, и она представляет собой реальную проблему для нашего понимания того, как формируются черные дыры», — сказал Марк Ханнум, профессор Кардиффского университета и член научного сотрудничества LIGO. «Черные дыры такой величины запрещены в стандартных моделях звездной эволюции. Одна из возможностей состоит в том, что две черные дыры в этой двойной системе образовались в результате слияния более ранних черных дыр меньшего размера».
Ученые наблюдали около 300 слияний черных дыр посредством гравитационных волн, включая новые кандидаты на слияния черных дыр, обнаруженные в ходе текущих наблюдений O4. До GW231123 крупнейшая подтвержденная двойная черная дыра была связана с событием GW190521, общая масса которого «всего» в 140 раз превышала массу Солнца.
Нарушая границы обнаружения
Большая масса и чрезвычайно высокая скорость вращения черной дыры в GW231123 вышли за пределы технологии обнаружения гравитационных волн и существующих теоретических моделей. Извлечение точной информации из сигналов требует использования теоретических моделей, которые могут объяснить сложную динамику быстро вращающихся черных дыр.
Доктор Чарли Хой из Портсмутского университета объяснил: «Похоже, что черная дыра вращается очень быстро – близко к пределу, допускаемому общей теорией относительности Эйнштейна. Это затрудняет моделирование и интерпретацию сигнала. Это отличный пример для дальнейшего развития наших теоретических инструментов».
Исследователи продолжают совершенствовать свой анализ и совершенствовать модели, используемые для объяснения таких экстремальных явлений. «Ученым потребуются годы, чтобы полностью разгадать эту сложную сигнальную схему и все ее последствия», — сказал доктор Грегорио Карулло, доцент Бирмингемского университета. «Хотя наиболее вероятным объяснением остается слияние черных дыр, более сложные сценарии могут содержать ключ к расшифровке их неожиданных особенностей. Впереди захватывающие времена!»
Гравитационно-волновая астрономия вступает в новую эру
Детекторы гравитационных волн, такие как LIGO в США, Virgo в Италии и KAGRA в Японии, предназначены для измерения крошечных искажений пространства-времени, вызванных жестокими космическими событиями, такими как слияния черных дыр. Четвертый цикл наблюдений начнется в мае 2023 года, а результаты первого этапа (до января 2024 года) будут опубликованы позднее этим летом.
«Это событие довело наши возможности приборов и анализа данных до их текущих пределов», — сказала доктор Софи Бини, постдокторант из Калифорнийского технологического института. «Это яркий пример того, как многому мы можем научиться из гравитационно-волновой астрономии и сколько еще предстоит открыть».
Собрано из /scitechdaily