Группа специалистов предоставила доказательства гипотезы о том, что черная дыра, образованная слиянием двух черных дыр, может достигать огромных скоростей. Слияние двух черных дыр привело к образованию новой черной дыры, обладающей скоростью отдачи до 1500 км/с. Такое явление может оказывать существенное влияние на развитие галактик.
Физик Виджай Варма из Института гравитационной физики Макса Планка в Германии вместе с коллегами изучил гравитационно-волновой сигнал от слияния бинарной черной дыры GW200129_065458 (теперь известный как GW200129). Сигнал показал явные признаки орбитальной прецессии. Две черные дыры, вращаясь друг вокруг друга, постепенно сближались и в конце концов столкнулись. Столкновение придало им эффект «толчка», в результате чего скорость достигла нескольких сотен километров в секунду.
Астрофизик Давиде Джероза из Университета Милана-Бикокка в Италии описывает это явление как выстрел из пушки. При выстреле ядра пушка отскакивает в обратном направлении. Когда черные дыры испускают гравитационные волны, последние несут линейное движение; гравитационные волны подобны ядру, а образовавшаяся черная дыра — пушке. «, — рассказывает он NewScientist.
Расчетная скорость не менее 700 км/с
Черные дыры обладают огромной массой, требующей для перемещения огромной силы. Однако известно, что некоторые черные дыры не остаются на месте, а наоборот двигаются. В прошлом году команда из Гарварда и Смитсоновского центра астрофизики обнаружила огромную черную дыру с скоростью 4810 км/с в галактике J0437+2456. Возможно, мы видим результат столкновения двух сверхмассивных черных дыр. «— так отозвался тогда Джим Кондон, радиоастроном из Национальной радиоастрономической обсерватории в Шарлоттсвилле.
Вращающиеся вокруг друг друга две черные дыры излучают гравитационные волны, несущие энергию и угловой момент. Орбита постепенно уменьшается до момента слияния, в результате которого образуется одна черная дыра. Гравитационные волны могут также передавать линейный импульс бинарной системе, перемещая ее центр масс в обратном направлении. Приближаясь к слиянию, большая часть линейного импульса рассеивается, передавая результирующему объекту скорость отдачи.
Численные модели позволили команде оценить скорость отдачи черной дыры GW200129, образовавшейся при слиянии, как примерно от 700 до чуть более 1500 километров в секунду. Это исследование стало первой идентификацией большой скорости отдачи для отдельного гравитационно-волнового события. Исследователи считают, что из-за скорости GW200129 существует вероятность (менее 0,48%), что остаточная черная дыра удерживается шаровыми скоплениями. Команда также утверждает, что эффект «удара», полученный черной дырой GW200129, не должен вызвать смещение в тестах общей теории относительности для этого события.
Определенное влияние на эволюцию галактик
Прошлые численные модели показали: скорость выброса черной дыры после слияния может достигать пяти тысяч километров в секунду — достаточно, чтобы её выбросить из галактики-хозяина. Вот почему такие «удары» важны для астрофизики. Если черная дыра, появившаяся при слиянии двух сверхмассивных черных дыр, удалится от центра галактики или вообще покинет свою галактику, это может повлиять на эволюцию галактики или даже привести к её распаду.
Черная дыра, извлеченная из уже достаточно «переполненной» среды, повлияет на частоту последующих слияний. Это явление может поставить под сомнение происхождение крупнейших черных дыр, обнаруженных LIGO/Virgo, которые теоретически являются результатом последовательных слияний.
Исследование демонстрирует не только возможность перемещения черных дыр со скоростями, превышающими все разумные ожидания, но и их вероятное большое количество во Вселенной. По прогнозу Виджая Вармы, планета наша вряд ли когда-нибудь будет поглощена одним из этих сверхбыстрых монстров, поскольку космос чрезвычайно широк. Черная дыра расположена на расстоянии миллиардов световых лет и удаляется от Земли. «, — сказал ученый изданию NewScientist.
Команда рассчитывает, что последующие наблюдения за объединениями черных дыр позволят глубже изучить это явление и его следствия. С увеличением чувствительности детекторов количество подобных случаев возрастёт. «, — заключают исследователи.