|
Таинственный гигант, скрывающийся за черными дырами
|
|
|
|
Двойные черные дыры во Вселенной и так уже достаточно удивительны, но исследователи из Шанхайской астрономической обсерватории (SHAO) Китайской академии наук сделали новаторское открытие, что эти двойные черные дыры, возможно, вовсе не являются "одинокими странниками" — за ними может скрываться еще более таинственный "гигант". они.
|
|
|
|
Исследовательская группа, возглавляемая доктором Хань Вэньбяо из университета ШАО, обнаружила убедительные доказательства того, что недавнее слияние двух черных дыр, известное как GW190814, вероятно, произошло в гравитационном поле третьего компактного объекта, возможно, сверхмассивной черной дыры. Это открытие, опубликованное 21 июля в журнале Astrophysical Journal Letters, дает новые ключи к разгадке тайны образования двойной черной дыры.
|
|
|
|
С момента первого обнаружения гравитационных волн в 2015 году коллаборация LIGO-Virgo-KAGRA наблюдала более 100 гравитационно-волновых событий, большинство из которых произошли в результате слияния двойных черных дыр. Эти события предоставили важнейшие данные для понимания физики слияния двойных черных дыр, но механизмы, стоящие за их образованием и эволюцией, остаются неясными.
|
|
|
|
Команда доктора Хана ранее предложила модель "b-EMRI", в которой сверхмассивная черная дыра захватывает двойную черную дыру, создавая иерархическую тройную систему. Двойные черные дыры "танцуют" вокруг сверхмассивной черной дыры, излучая гравитационные волны в нескольких диапазонах частот. Позже эта система была включена в техническую документацию LISA и указана в качестве уникального источника для китайских космических проектов по обнаружению гравитационных волн. С тех пор команда искала свидетельства слияния двойных черных дыр вблизи сверхмассивных черных дыр в данных LIGO-Virgo.
|
|
|
|
|
|
|
В ходе своего анализа команда сосредоточилась на гравитационно-волновом событии GW190814. Соавтор исследования доктор Ян Шучэн объяснил, что его двойные компоненты демонстрируют необычное соотношение масс - почти 10:1. Такое экстремальное сочетание предполагает, что они, возможно, когда-то были частью тройной системы со сверхмассивной черной дырой, постепенно сближавшейся под действием гравитационных взаимодействий. В качестве альтернативы, они могли образоваться в аккреционном диске активного галактического ядра, столкнувшись вместе под действием гравитации окружающих компактных объектов перед слиянием.
|
|
|
|
Исследователи заметили, что если двойная черная дыра сольется вблизи третьего компактного объекта, орбитальное движение вокруг третьего объекта приведет к ускорению в пределах прямой видимости - ускорению вдоль линии видимости наблюдателя. Это ускорение изменило бы частоту гравитационных волн за счет эффекта Доплера, оставив отчетливый "отпечаток пальца" в сигнале.
|
|
|
|
Чтобы обнаружить эту сигнатуру, они разработали шаблон формы гравитационного сигнала, включающий ускорение в пределах прямой видимости, и применили байесовский вывод для анализа нескольких событий, связанных с бинарными черными дырами с высоким соотношением сигнал/шум. Результаты показали, что для GW190814 модель с ускорением в пределах прямой видимости значительно превзошла традиционную модель "изолированной двойной черной дыры".
|
|
|
|
Ускорение на линии прямой видимости было оценено приблизительно в 0,002 c с-1 (уровень достоверности 90%, где "c" - скорость света), с байесовским коэффициентом (мера достоверности модели) 58:1, что убедительно подтверждает вывод о том, что ускорение на линии прямой видимости присутствовал.
|
|
|
|
"Это первое международное открытие, подтверждающее существование третьего компактного объекта в результате слияния двух черных дыр", - сказал доктор Хан. "Это показывает, что двойные черные дыры в GW190814, возможно, образовались не изолированно, а были частью более сложной гравитационной системы, что дает значительное представление о путях формирования двойных черных дыр".
|
|
|
|
С появлением нового поколения наземных детекторов гравитационных волн (например, телескопа Эйнштейна, Cosmic Explorer) и космических детекторов (например, LISA, Taiji, TianQin), которые будут подключены к сети, ученые смогут улавливать едва заметные изменения в сигналах гравитационных волн с еще большей точностью. Будущие наблюдения могут выявить больше событий, подобных GW190814, что поможет человечеству лучше понять формирование и эволюцию двойных черных дыр.
|
|
|
|
Источник
|
