|
Три субпопуляции сливающихся черных дыр
|
|
|
|
Астрономы, анализирующие данные о гравитационных волнах, полученные в рамках сотрудничества LIGO-Virgo-KAGRA, сообщили, что сливающиеся двойные черные дыры делятся на три различные категории. Исследование показывает, что три субпопуляции имеют свои собственные характерные массы, вращательное поведение и скорость слияния, которые могут быть связаны с различными механизмами формирования доминант. Статья с изложением результатов была отправлена на сервер препринтов arXiv 18 марта.
|
|
Сочетание трех
|
|
|
|
Данные четвертого гравитационно-волнового каталога (GWTC-4), опубликованного коллаборацией LIGO-Virgo-KAGRA, включали более 150 обнаруженных слияний черных дыр. Анализ этого набора данных показал, что общая совокупность сливающихся двойных черных дыр может иметь разное происхождение.
|
|
|
|
Когда исследователи проанализировали, как распределяются массы черных дыр по популяции, они увидели заметные пики в районе 10 масс Солнца и 35 масс Солнца соответственно. Аналогичные особенности были также замечены в том, как ведут себя спины систем и соотношение масс, с заметными изменениями в районе 20 и 40 масс Солнца. Если бы все слияния происходили по одному и тому же принципу, можно было бы ожидать более плавного распределения. Эти особенности позволяют предположить, что слияния черных дыр могут происходить по нескольким каналам образования.
|
|
|
|
|
|
|
В новом исследовании исследователи смоделировали ключевые свойства, такие как массы, поведение вращения и скорости слияния, чтобы воспроизвести наблюдаемые особенности общей популяции, и обнаружили, что это лучше всего объясняется как смесь трех различных групп двойных черных дыр. Затем они связали значения параметров, представляющих свойства каждой группы, с теоретическими прогнозами, чтобы определить наиболее вероятный путь их формирования.
|
|
|
|
Первая группа двойных черных дыр, которая составляет 79% от общей массы, демонстрирует резкий пик в районе 10 масс Солнца. Эти маломассивные черные дыры представляют собой медленно вращающиеся системы с очень небольшим колебанием. Их вращения также выровнены по орбите.
|
|
|
|
Все эти особенности указывают на то, что эти двойные черные дыры, вероятно, возникли в результате изолированной двойной эволюции. То есть, когда две звезды, рожденные в паре, эволюционируют, обмениваются массой и коллапсируют в черные дыры, которые сливаются без внешнего воздействия.
|
|
|
|
Вторая подгруппа двойных черных дыр составляет почти 14,5% от всех обнаруженных двойных систем, и это объясняет характерную особенность, которая наблюдается в наблюдениях с массой около 35 масс Солнца.
|
|
|
|
Команда обнаружила, что в этих двойных системах черные дыры имеют почти равные массы и равные доли спинов, выровненных или смещенных относительно орбиты, с большим колебанием по сравнению с первой группой. Эти черные дыры средней массы имеют признаки более хаотичного происхождения по сравнению с первой группой.
|
|
|
|
Исследователи предполагают, что эти двойные системы, вероятно, сформировались в условиях перенаселенности, например, в шаровом скоплении. Они говорят, что пара черных дыр, на которые оказывает влияние третий удаленный объект, также может породить эти двойные черные дыры.
|
|
|
|
Наконец, третья популяция, которая составляет всего 2,5% от общей популяции, находится в верхней части распределения масс. Эти системы содержат черные дыры неодинаковой массы и демонстрируют сложное поведение вращения с заметным колебанием. Исследователи предполагают, что они, вероятно, образовались в результате иерархических слияний, причем по крайней мере одна из черных дыр является остатком более раннего слияния.
|
|
|
|
Однако исследователи отмечают, что эти каналы образования, вероятно, доминировали в каждой субпопуляции, но могут быть и другие процессы.
|
|
|
|
"Хотя эти выводы являются достаточно обоснованными, прямая связь субпопуляций с отдельными каналами остается неясной", - пишут они в своей статье. В связи с предстоящими публикациями данных в рамках сотрудничества LIGO-Virgo-KAGRA они намерены получить более убедительные результаты о том, как формируются эти различные популяции сливающихся черных дыр.
|
|
|
|
Источник
|
