Международная группа астрофизиков пришла к выводу, что самые массивные черные дыры во Вселенной формируются вовсе не так, как считалось ранее. Вместо прямого коллапса гигантских звезд они постепенно «наращивают массу» в результате серии столкновений и слияний в чрезвычайно плотных звездных скоплениях. Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.
Ученые проанализировали данные каталога GWTC-4, созданного коллаборацией LIGO–Virgo–KAGRA. В нем собраны 153 надежно подтвержденных события слияния черных дыр, зарегистрированных по гравитационным волнам — слабым колебаниям пространства-времени, возникающим на фоне гигантских космических катастроф.
Криминальные авторитеты космоса
Черные дыры делятся на две группы. Первая соответствует привычной модели: объекты возникают после гибели массивных звезд. Но вторая группа — наиболее тяжелые черные дыры — демонстрирует совсем иные свойства вращения. По словам авторов работы, такие параметры лучше всего объясняются «иерархическими слияниями», когда уже существующие черные дыры сталкиваются друг с другом снова и снова.
Особенно активно процессы бурного «спаривания» должны происходить в плотных шаровых звездных скоплениях, где светила расположены в сотни тысяч и даже миллионы раз ближе друг к другу, чем звезды в окрестностях Солнца. При подобной скученности вероятность столкновений резко возрастает. Ситуацию можно сравнить с криминогенной обстановкой в многолюдных городских районах, где высокая плотность населения неизбежно приводит к конфликтам и появлению агрессивных неформальных лидеров. Отслеживать такие космические «разборки» и «карьеры» возможно лишь с помощью наблюдения за рябью пространства времени. Ввиду невероятной плотности населения шаровых кластеров их недра труднодоступны или вовсе закрыты для наблюдений на всех участках электромагнитного спектра.
Гравитационно-волновая астрономия сейчас занимается не только простым подсчетом слияний черных дыр. Она начинает раскрывать, как растут черные дыры, где они растут и что это говорит нам о жизни и смерти массивных звезд. Это интересно, потому что мы можем использовать эту информацию для проверки нашего понимания того, как звезды и их плотные шаровые скопления развиваются во Вселенной.
Фабио Антонини
Новое в понимании Вселенной
Результаты помогают объяснить происхождение так называемых «монструозных» черных дыр, масса которых может превышать солнечную массу (M☉) в десятки и сотни раз. Их существование давно ставило ученых в тупик: стандартные модели звездной эволюции плохо объясняли появление столь массивных объектов.
Кроме того, работа может приблизить ученых к разгадке происхождения СМЧД в центрах галактик. Например, в центре Млечного Пути находится гипотетический объект Стрелец A* массой около 4*106 M☉. А некоторые квазары в ранней Вселенной содержат черные дыры массой в миллиарды солнц, хотя появились всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва.
Интересно, что еще в 2021 году астрофизики предполагали: именно многократные слияния могут быть одним из ключевых механизмов быстрого роста таких объектов. Новые данные LIGO–Virgo–KAGRA впервые дали серьезные наблюдательные подтверждения этой идеи.
О гипотетических сценариях слияния черных дыр мы рассказали здесь.
Источник: hi-tech.mail.ru