|
Скрытые популяции внутри слияний черных дыр
|
|
|
|
С момента первого обнаружения гравитационных волн в 2015 году такие инструменты, как LIGO, Virgo и KAGRA, постоянно регистрируют сигналы от сталкивающихся черных дыр, создавая каталог, насчитывающий сотни таких объектов. Однако, несмотря на такое обилие данных, фундаментальный вопрос остается упорно нерешенным: как же на самом деле образуются эти черные дыры?
|
|
|
|
Теперь две независимые исследовательские группы использовали новые теоретические подходы для анализа данных и пришли к схожему выводу: сливающиеся черные дыры не образуют единой однородной группы, а разделяются на отдельные субпопуляции, каждая из которых несет в себе отпечатки различных механизмов образования. Оба исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
|
|
|
|
Каждый раз, когда две черные дыры сближаются и сливаются по спирали, возникающие в пространстве-времени рябь кодируют информацию об их массах и спинах — скорости и направлении вращения каждой из них.
|
|
|
|
Астрономы могут извлекать эти свойства из сигнала гравитационных волн, но картина часто бывает неполной: в то время как некоторые двойные системы образовались из пар звезд, которые жили и умирали вместе, другие слились позже, будучи выведенными на орбиту в результате случайных столкновений в переполненных звездных средах. Поскольку эти два пути оставляют тонко различающиеся следы на массе и вращении, просеивание сотен обнаружений для выявления более широких закономерностей остается постоянной проблемой.
|
|
|
|
|
|
|
Выявление субпопуляций
|
|
|
|
Первое исследование, проведенное группой ученых под руководством Кейлин Планкетт из Массачусетского технологического института, построило модель, которая фокусируется на двух хорошо измеренных параметрах вращения, описывая, как вращение черной дыры выравнивается с ее орбитальным движением. Второе исследование, проведенное Шаран Банагири из Университета Монаша в Австралии, использовало более открытый подход, позволяя самим данным определять, сколько различных групп присутствует, не предполагая заранее определенной истории формирования.
|
|
|
|
Несмотря на разные исходные данные, обе команды выявили популяцию необычайно массивных черных дыр, которые выделялись на фоне остальных, каждая из которых имела массу примерно в 40 раз больше массы Солнца или даже больше.
|
|
|
|
Команда Планкетта обнаружила, что эти массивные черные дыры обладают быстрым, случайным образом ориентированным вращением, соответствующим черным дырам, образовавшимся в результате более ранних слияний, а не звездного коллапса. Команда Банагири достигла аналогичного порога массы и также обнаружила высокое вращение в этой группе — хотя и без столь же явных признаков происхождения от слияния. Это вызвало некоторую осторожность в интерпретации.
|
|
|
|
Уточнение границ
|
|
|
|
В совокупности эти результаты предоставляют одни из самых убедительных на сегодняшний день доказательств того, что часть наблюдаемых слияний черных дыр являются событиями «второго поколения», рожденными из черных дыр, которые уже однажды слились, а не из коллапса массивных звезд.
|
|
|
|
Это различие в конечном итоге может помочь объяснить, как черные дыры оказываются в диапазоне масс, который в противном случае считался бы недоступным, и как могли развиваться зародыши сверхмассивных черных дыр в центрах галактик. По мере того, как детекторы гравитационных волн становятся все более чувствительными к этим массивным двойным системам, границы между субпопуляциями вскоре могут стать более четкими.
|
|
|
|
Источник
|
