Астрономы зафиксировали самое масштабное столкновение двух черных дыр — оно поражает воображение
Далеко за пределами нашей галактики, на расстоянии 10 млрд световых лет от Земли, произошло событие невообразимой мощи. Две гигантские черные дыры, кружили друг вокруг друга в смертельном танце, пока наконец не столкнулись и не слились в единое целое. Это столкновение породило сильнейшие волны в ткани пространства-времени.
И вот, спустя 10 млрд лет, эти гравитационные волны достигли Земли. 23 ноября 2023 года два детектора в США, входящие в состав Гравитационно-волновой обсерватории лазерного интерферометра (LIGO), одновременно дрогнули. На одну десятую секунды пространство-время растянулось и сжалось, и этого мимолетного мгновения было достаточно, чтобы зафиксировать отголосок самого массивного слияния черных дыр, когда-либо наблюдавшегося человечеством.
«Это самые яростные события, которые мы можем наблюдать во Вселенной, но когда сигналы достигают Земли, они становятся самыми слабыми явлениями, которые мы можем измерить», — говорит профессор Марк Ханнам из Кардиффского университета. Чувствительность детекторов LIGO такова, что они могут уловить колебания в тысячи раз меньше ширины протона.
Анализ этого слабого сигнала раскрыл ошеломляющие подробности космической катастрофы. Сталкивающиеся черные дыры имели массу в 103 и 137 раз больше массы нашего Солнца. После слияния они образовали новую черную дыру массой до 265 солнечных масс. Но самое удивительное — они вращались с невероятной скоростью, около 400 тыс. раз быстрее Земли, что близко к теоретическому пределу для таких объектов.
Именно эти цифры и заставили физиков пересмотреть свои модели. Дело в том, что обнаруженные черные дыры находятся в так называемом «провале масс». Согласно современным теориям, черные дыры такой массы не могут образовываться в результате коллапса одной звезды. Существующие модели звездной эволюции просто не позволяют сформировать такие тяжелые объекты напрямую.
«Они странные, потому что находятся прямо в диапазоне масс, где, из-за всяких причудливых вещей, мы не ожидаем образования черных дыр», — объясняет Ханнам. Так откуда же они взялись?
У физиков из LIGO есть правдоподобная гипотеза. Они подозревают, что эти гигантские черные дыры сами являются продуктами предыдущих слияний. Этот процесс, называемый иерархическим слиянием, объясняет и их огромную массу, и невероятно быструю скорость вращения, поскольку при слиянии черные дыры передают новому объекту свой момент импульса.
«Мы и раньше видели намеки на это, но это самый экстремальный пример, где, вероятно, именно это и произошло», — говорит Ханнам. Это открытие — яркий пример того, как гравитационно-волновая астрономия открывает нам новое окно во Вселенную, позволяя видеть события, которые раньше были скрыты от нас, и обнаруживать явления, которые заставляют переписывать учебники.
