Специалисты зафиксировали событие, которое, возможно, указывает на связь между объединением двух черных дыр и гамма-всплеском – явлением, которое, как правило, наблюдается при слиянии нейтронных звезд. Это открытие имеет большое значение для исследования космоса посредством гравитационных волн и электромагнитного излучения, а также демонстрирует механизм возникновения самых мощных вспышек в космическом пространстве.
Двойные системы, содержащие черные дыры, уже давно признаны значительным источником гравитационных волн. Сближение и последующее слияние этих объектов порождают сильные гравитационные сигналы, которые регистрируются детекторами, такими как LIGO, Virgo и KAGRA. Считается, что подобные слияния протекают без заметных световых проявлений. В свою очередь, короткие гамма-всплески, как правило, ассоциируются со столкновениями нейтронных звезд, поскольку в таких системах присутствует вещество, из которого могут формироваться горячие аккреционные диски и релятивистские струи.
Существуют и другие возможные варианты, при которых гамма-всплеск может возникать даже в результате слияния двух черных дыр. Наиболее вероятным из них является взаимодействие с активными ядрами галактик – областями, окружающими сверхмассивные черные дыры (СМЧД) и содержащими плотные газовые диски. В таких областях компактные объекты способны образовывать пары, взаимодействовать с газом и постепенно сближаться. Черная дыра, возникшая после слияния, может активно поглощать вещество и генерировать мощные струи. Эти струи способны генерировать гамма-излучение.
Судя по всему, подобное произошло во время инцидента S241125n, зафиксированного 25 ноября 2024 года. Исследование гравитационного сигнала выявило, что с вероятностью превышающей 99 процентов источником явилось слияние двух черных дыр. Это событие произошло в эпоху, когда возраст Вселенной был примерно вдвое меньше современного – около 6,7 миллиарда лет.
Примерно через 11 секунд после регистрации гравитационных волн спутник Swift зарегистрировал кратковременный всплеск гамма-излучения в той же области неба. Дальнейшие исследования выявили возможное рентгеновское послесвечение. Шансы на то, что эти сигналы возникли случайно, крайне малы: подобное совпадение можно наблюдать лишь раз в 30 лет наблюдений. Результаты исследования астрономы опубликовали в The Astrophysical Journal.
Для объяснения потенциальной взаимосвязи событий, исследователи создали физическую модель. В ней предполагается, что объект, возникший в результате слияния черных дыр, начинает интенсивно поглощать газ из близлежащего активного ядра галактики. Этот процесс приводит к формированию аккреционного диска и усилению магнитных полей, что способно спровоцировать появление джета. Прохождение подобной струи сквозь плотные газы диска вызывает ударную волну, а при ее выходе высвобождается энергия в виде короткого гамма-всплеска.
Согласно проведенным расчетам, параметры зафиксированной вспышки, такие как ее продолжительность, спектральный состав и энергия, вполне могут указывать на данный сценарий развития событий. Кроме того, окружающая среда, состоящая из газа, способна поглощать свет в оптической области спектра, что и может являться причиной того, что астрономам до сих пор не удалось зарегистрировать интенсивное оптическое послесвечение.
Подтверждение связи между гравитационными волнами и гамма-всплесками станет одним из первых свидетельств того, что слияние черных дыр способно вызывать гамма-всплески. Изучение подобных явлений позволит глубже понять процессы, происходящие в активных галактических ядрах, и расширит спектр доступных методов наблюдений многоканальной астрономии — комплексной методологии, обеспечивающей возможность получения исчерпывающих сведений о самых значительных и малоизвестных явлениях, происходящих во Вселенной.