Первые признаки тройной системы чёрных дыр обнаружены астрономами

Новости МирТесен

Обнаруженный при слиянии двух черных дыр аномальный сигнал в гравитационных волнах, возможно, свидетельствует о первой зарегистрированной тройной системе черных дыр, взаимодействующих посредством гравитации.

Новое исследование, проведенное на основе данных, полученных в ходе сотрудничества LIGO-Virgo-KAGRA, показывает, что событие GW190814, зарегистрированное в 2019 году, характеризуется необычным ускорением, которое потенциально указывает на наличие третьей черной дыры.

«Впервые в мире зафиксированы явные признаки наличия третьего компактного объекта в процессе слияния двух черных дыр », — отметил астроном Вэнь-Бяо Хань, сотрудник Китайской академии наук.

«Вероятно, двойная черная дыра GW190814 не образовалась изолированно, а является частью более сложной гравитационной системы. Это открытие предоставляет ценную информацию о процессах формирования двойных черных дыр ».

Начиная с 2015 года, когда впервые были зарегистрированы гравитационные волны, ученые зафиксировали порядка 300 слияний черных дыр. Изучая эти сигналы, астрономы могут установить массы черных дыр, которые сталкиваются. Некоторые из зафиксированных событий свидетельствуют об иерархических слияниях — процессе последовательного объединения черных дыр, в результате чего образуются все более массивные объекты.

Существуют ограничения на массу черных дыр звездной массы при их формировании. Слишком массивные звезды во время взрыва сверхновой полностью распадаются, не оставляя после себя черную дыру. Таким образом, выявление черной дыры, превышающей этот предел массы, указывает на то, что она образовалась в результате слияния с другой черной дырой.

Тем не менее, событие GW190814 продемонстрировало участие черных дыр, чья масса не выходит за рамки установленного предела. Одна из них имела необычайно малую массу – всего 2,6 солнечных масс, что сопоставимо с массой нейтронной звезды. Вторая же обладала значительно большей массой, приблизительно равной 23 массам Солнца. Подобное соотношение масс противоречит общепринятым моделям эволюции звезд, которые предполагают, что двойные системы обычно состоят из объектов со схожими параметрами.

По мнению группы ученых во главе с Шу-Чэн Яном из Китайской академии наук, данное отклонение может быть вызвано гравитационным воздействием еще одной, более крупной черной дыры, вокруг которой вращается двойная система. Анализ данных о гравитационных волнах показал наличие признаков дополнительного ускорения, обусловленного орбитальным движением вокруг третьего объекта.

Их расчеты демонстрируют ускорение вдоль линии наблюдения, равное 0,0015 от скорости света, с уровнем достоверности примерно 90%. Это может указывать на наличие еще одной, невидимой черной дыры.

Новое открытие указывает на то, что слияния черных дыр способны происходить в более разнообразных и сложных условиях, чем предполагалось ранее. Существует вероятность того, что в имеющихся данных содержатся сведения о других подобных системах, которые ещё предстоит выявить.

Данная работа также подтверждает наличие тройных систем черных дыр, что представляет собой значительный прогресс в исследовании иерархических слияний.

Благодаря новым данным, полученным обсерваториями LIGO, Virgo и KAGRA, ученые смогут получить больше сведений о слияниях черных дыр и об условиях, в которых они происходят. Это позволит глубже понять различные сценарии взаимодействия черных дыр, наблюдаемые во Вселенной.

Исследование в журнале The Astrophysical Journal Letters.