В космосе впервые засекли особенное слияние черных дыр второго поколения
Ученые зарегистрировали два уникальных слияния черных дыр, каждое из которых привело к образованию новорожденных черных дыр второго поколения. Эти события были зафиксированы детекторами гравитационных волн LIGO, Virgo и KAGRA и могут изменить понимание о гравитации и космических процессах, сообщает Европейская гравитационная обсерватория. Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal Letters.
Первое событие, GW241011, произошло 11 октября 2024 года, когда черная дыра массой 17 солнечных столкнулась с черной дырой массой в 7. Это слияние произошло на расстоянии 700 миллионов световых лет от Земли. Большая из черных дыр оказалась одной из самых быстро вращающихся, из когда-либо наблюдавшихся.
Менее чем через месяц, 11 ноября 2024 года, был зафиксирован сигнал GW241110. Этот случай оказался еще более необычным: в нем участвовали черные дыры массой 16 и 8 масс Солнца, столкновение которых произошло на расстоянии 2,4 миллиарда световых лет. Одна из участвовавших в слиянии черных дыр вращалась в направлении, противоположном ее орбите вокруг второй черной дыры. Это первый случай наблюдения такого феномена.
Оба события указывают на существование черных дыр второго поколения, образующихся в результате иерархических слияний, когда черные дыры сталкиваются и сливаются повторно.
«Поскольку в обоих событиях одна черная дыра значительно массивнее другой и вращается быстрее, они предоставляют убедительные доказательства того, что эти последние образовались в результате предыдущих слияний черных дыр», — сказал Стивен Фэрхерст, сотрудник LIGO Collaboration, профессор Кардиффского университета.
Эти открытия важны не только для астрофизики, но и для проверки, например, Общей теории относительности Эйнштейна. Быстрое вращение черной дыры, участвующей наблюдаемом слиянии, деформирует объект, что оставляет уникальный след в испускаемых ею гравитационных волнах.
Кроме того, слияние чёрных дыр может пролить свет на физику элементарных частиц, включая гипотезу о сверхлегких бозонах. Если бы эти частицы существовали, они могли бы черпать энергию из вращающихся черных дыр. Открытие того факта, что черная дыра в слиянии GW241011, все еще вращается с высокой скоростью спустя миллионы (или даже миллиарды) лет с момента своего появления в результате предыдущего слияния, по-видимому, исключает существование сверхлегких бозонов. То есть, если бы они были, то забрали бы часть энергии этой черной дыры и она должна была замедлиться.
С улучшением детекторов гравитационных волн ученые смогут более глубоко исследовать механизмы формирования пар черных дыр и их влияние на фундаментальные законы физики.
