Физики впервые нашли "пожирателей материи" второго поколения: помог Эйнштейн

Ученые с помощью детекторов LIGO, Virgo и KAGRA зарегистрировали гравитационные волны, которые возникли в результате слияния двух пар огромных черных дыр. После слияния появились более крупные черные дыры. О том, что черные дыры во время слияния выпускают гравитационные волны, то есть пульсации в ткани пространства-времени, предсказал Альберт Эйнштейн более 100 лет назад. Впервые гравитационные волны были обнаружены в 2015 году. Новое исследование, опубликованное в журнале Astrophysical Journal Letters, позволило астрофизикам также провести проверку общей теории относительности Эйнштейна и теории в области физики элементарных частиц. Но самое главное, что ученые подтвердили теорию о том, что черные дыры второго поколения существуют, пишет Space.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Необычное слияние двух пар черных дыр

Ученые зафиксировали два события слияния огромных черных дыр, каждое из которых имеет свои особенности.

• Первое слияние, названное GW241011, произошло в результате столкновения черной дыры массой в 17 раз больше массы Солнца с черной дырой, масса которой в 7 раз больше массы нашей звезды. Это слияние произошло на расстоянии 700 млн световых лет от нас. Ученые выяснили, что более массивная черная дыра является одной из самых быстро вращающихся черных дыр среди известных. Скорость ее вращения составляет 75% от теоретического максимума.
• Второе слияние, названное GW241110, произошло в результате столкновения черной дыры массой в 16 раз больше массы Солнца с черной дырой, масса которой в 8 раз больше массы нашей звезды. Это слияние произошло на расстоянии 2,4 миллиарда световых лет от нас. Исследование показало, что более крупная черная дыра вращалась перед слиянием в противоположном направлении ее вращению вокруг другой черной дыры. Такое впервые обнаружили астрофизики, ведь обычно черные дыры перед слиянием вращаются в одном направлении с их орбитами.
• В результате двух событий слияния черных дыр были образованы более крупные пожиратели материи. Известно, что все, что оказывается за горизонтом событий черной дыры никогда не выходит наружу, не только материя, но и свет.

Ученые впервые обнаружили черную дыру второго поколения

Изучение особенностей гравитационных волн, созданных во время двух событий слияния черных дыр позволили сделать важное открытие. Астрофизики выяснили, что более крупные черны дыры в каждой паре уже были созданы в результате прошлого столкновения черных дыр меньшего размера. Таким образом ученые впервые подтвердили то, что черные дыры второго поколения существуют, как это предсказывали теории.

Процесс роста черных дыр путем столкновений известен как иерархическое слияние. Считается, что оно происходит в густонаселенных областях космоса, таких как звездные скопления, где черные дыры с большей вероятностью встречаются и сливаются снова и снова, что приводит к образованию более крупных черных дыр.

Физики проверили теорию относительности Эйнштейна

Ученые смогли настолько тщательно изучить два слияния черных дыр, что это позволило проверить с их помощью теории физики элементарных частиц, и проверить саму общую теорию относительности Эйнштейна. Последняя как раз и предсказала существование черных дыр и гравитационных волн.

Астрофизики искали эффекты, которые, возможно, не объясняются теорией Эйнштейна, но обнаружили хорошее согласие между теорией и наблюдениями. Хотя для обнаружения того, что лежит за пределами теории относительности, возможно, потребуется лишь наблюдение большего количества таких событий.

Астрофизики также проверили теорию о существовании сверхлегких бозонов. Это частицы, которые выходят за рамки Стандартной модели физики элементарных частиц. Если они существуют, сверхлегкие бозоны должны получать энергию вращения от вращающихся черных дыр. Количество энергии, извлекаемой этими частицами и степень их замедления, зависит от их массы. Открытие того факта, что черная дыра в событии GW241011 еще вращается с высокой скоростью спустя миллионы лет после слияния, в результате которого она возникла, по-видимому, исключает существование ряда сверхлегких бозонов.

Как уже писал Фокус, астрофизики выяснили, насколько компактной может стать нейтронная звезда перед тем, как превратиться в черную дыру.

Также Фокус писал о том, что космический аппарат NASA сфотографировал зловещую улыбку на Солнце. Это явление создала огромная корональная дыра, которая выпустила поток солнечных частиц в сторону Земли.