Зіткнення монстрів: виявлено злиття чорних дір рекордної маси

Детектори гравітаційних хвиль зафіксували сигнал від зіткнення рекордно масивних чорних дір. В результаті утворилася чорна діра нового класу, який ще ніколи не спостерігалося за допомогою гравітаційних хвиль. Разом з тим відкриття не тільки порадувало астрономів, але і не на жарт їх спантеличило. Фахівці поки не можуть сказати, звідки взялися такі масивні учасники "ДТП".

Подробиці відкриття, яке увійде в історію астрономії, описані в двох наукових статтях, опублікованих у виданнях Physical Review Letters і Astrophysical Journal Letters.

Сплеск гравітаційних хвиль GW190521 був зафіксовано 21 травня 2019 року обома діючими детекторами: LIGO в США і VIRGO в Італії. Це був досить надійний результат. Імовірність того, що подібний сигнал є помилковою тривогою, випадковим збігом шумів, зневажливо мала: подібний казус міг би статися раз в 4900 років.

Аналіз даних показав, що гравітаційні хвилі були породжені зіткненням двох чорних дір. Воно відбулося в 9-25 мільярдів світлових років від Землі. Таким чином, це один з найбільш далеких будь-коли зафіксованих джерел гравітаційних хвиль. Але подія примітно не тільки і не стільки цим.

Цікавіше те, що одна з учасниць "ДТП" мала масу 71-106 сонць, а інша - 48-83 сонця (ці оцінки вірні з імовірністю 90%). В результаті злиття цих тіл утворилася чорна діра масою 126-170 сонць, а інша маса перетворилася в енергію гравітаційних хвиль.

Ці цифри унікальні відразу з кількох причин. По-перше, всі три чорні діри є найбільш масивними з коли-небудь виявлених за допомогою гравітаційних хвиль. По-друге, "підсумковий" об'єкт масою 126-170 сонць є першою чорною дірою проміжної маси, виявленої цим методом.

Нагадаємо, що чорні діри проміжної маси дуже масивні, щоб утворитися при вибуху наднової, але все ж не заслуговують звання надмасивних. Таких об'єктів відомо надзвичайно мало, і до сих пір вони виявлялися тільки по рентгенівському випромінюванню падаючого на них речовини. Тепер же вчені отримали перше незалежне підтвердження існування об'єктів цього класу.

Але разом з очікуваним тріумфом природа піднесла астрономам черговий сюрприз.

    "Виявлена ​​нами система настільки химерна, що порушує ряд попередніх припущень про те, як утворюються чорні діри, - розповідає Каран Джані (Karan Jani) з колаборації LIGO. - Нам потрібно більше року, щоб підтвердити існування цих екзотичних чорних дір, і ми дуже раді поділитися цим відкриттям з усім світом ".

Справа в тому, що з імовірністю більше 99% хоча б одна з зіткнулися чорних дір важче 65 сонць. Це означає, що вона не могла утворитися при вибуху наднової.

Звідки ж вона взялася? Невже астрономи спостерігали зіткнення чорних дір, як мінімум одна з яких сама є продуктом такого ж зіткнення? Або це результат злиття зірок? Відповіді поки немає.

    "Ми вивчили всі відомі сценарії, які могли б привести до виникнення цієї чорної діри, але поки не маємо остаточного пояснення", - зізнається Джані.