Раскрыта тайна происхождения мчащейся сквозь космос огромной черной дыры
Сверхмассивные черные дыры, масса которых в миллионы и миллиарды раз превышает массу Солнца, обычно неподвижно располагаются в центрах галактик. Однако около трех лет назад космические телескопы «Джеймс Уэбб» и «Хаббл» зафиксировали уникальный феномен — гигантскую черную дыру RBH-1, которая мчится сквозь космос со скоростью почти 1000 км/с. Группа ученых из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и Техасского университета в Остине провела уникальную «криминалистическую экспертизу» этого события. Результаты исследования, опубликованные в журнале Physical Review Letters, подтвердили одно из самых удивительных предсказаний общей теории относительности Эйнштейна.
Эффект гравитационной отдачи
Обычные слияния порождают слабую отдачу, не способную сдвинуть тяжелый объект с места. Но в случае с RBH-1 произошло нечто экстраординарное. Физики доказали, что черная дыра была буквально катапультирована из центра своей галактики в результате колоссального гравитационно-волнового рикошета (кика), возникшего при слиянии двух других сверхмассивных черных дыр.
Чтобы «отмотать время назад» и восстановить характеристики погибших объектов, авторы исследования объединили наблюдательные данные телескопов с теоретическими моделями. С помощью суперкомпьютеров они решили уравнения Эйнштейна для миллионов потенциальных комбинаций и провели симуляции слияний. Ученым удалось выяснить, что космическая катастрофа произошла примерно 70 миллионов лет назад.
Портрет космических предшественников
Реконструкция показала, что в слиянии участвовали две сверхмассивные черные дыры с соотношением масс менее 6:1. При этом большая из них вращалась с экстремально высокой скоростью вокруг своей оси, а сама двойная система перед окончательным столкновением совершала прецессию (сложное колебательное движение орбиты). Именно такое асимметричное и бурное слияние смогло породить направленный импульс гравитационных волн, который выбросил получившуюся черную дыру в межгалактическое пространство на бешеной скорости.
Анализ подобных событий открывает новое окно в историю эволюции Вселенной. Астрофизики получили инструмент, позволяющий детально изучать параметры древних галактических столкновений, которые человечество уже никогда не сможет увидеть воочию.
В перспективе метод «космической криминалистики» станет ключевым дополнением к работе строящейся космической гравитационной обсерватории LISA, разрабатываемой Европейским космическим агентством (ЕКА) совместно с НАСА. Объединение прямых лазерных наблюдений за гравитационными волнами и математического моделирования убегающих черных дыр позволит составить полную картину того, как развивались галактики и их темные сердца на протяжении миллиардов лет.
