Астрономы разгадали тайну "невозможного" столкновения черных дыр, которых не должно существовать

Астрономы обнаружили гравитационные волны, возникшие в результате столкновения двух черных дыр на расстоянии 7 миллиардов световых лет от нас. Это столкновение привело к образованию еще большей черной дыры. Но это слияние черных дыр казалось невозможным из-за их огромной массы и невероятной скорости вращения. Согласно современным теориям, черные дыры, которые появляются после смерти массивных звезд, которые взрываются сверхновой, обнаруженные черные дыры, с массой в 100 и 140 раз превышающей массу Солнца, не должны существовать. Но астрономы смогли решить эту загадку и объяснить, казалось бы, невозможное слияние черных дыр и факт их существования. Исследование опубликовано в журнале The Astrophysical Journal Letters, пишет Space.

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

"Невозможные" черные дыры

Астрономы обозначили сигнал гравитационных волн, исходящих от слияния двух черных дыр, как GW231123. Но ученые были озадачены существованием столь массивных и быстро вращающихся черных дыр, участвовавших в слиянии.

Это связано с тем, что массивные звезды, которые после своей смерти могли бы оставить после себя такие черные дыры звездной массы, должны взорваться особенным типом сверхновой. В результате этого взрыва уничтожается вся звезда и после не остается ничего, даже черной дыры.

По слова астрономов, черные дыры с массой в 100 и 140 масс Солнца могут образоваться в результате предыдущего слияния. Но ученые исключили эту возможность для обнаруженного события GW231123. Это связано с тем, что слияния черных дыр снижают скорость вращения новой черной дыры. Но астрономы обнаружили, что две черные дыры, которые участвовали в слиянии GW231123 вращалась со скоростью, близкой к скорости света. Это максимальная скорость, с которой могут вращаться черные дыры. Поэтому астрономы решили, что причина наличия огромных масс у двух черных дыр кроется в чем-то другом.

Тайна черных дыр раскрыта

Астрономы создали модель массивной звезды, масса которой в 250 раз больше массы Солнца и проследили ее эволюцию вплоть до взрыва сверхновой. Моделирование показало, что к моменту смерти масса этой звезды уменьшалась до 150 масс Солнца. Таким образом масса звезды позволила произойти обычному взрыву сверхновой с образованием черной дыры.

После этого астрономы создали более сложное моделирование, учитывающее магнитные поля, которые играют роль в последствиях взрыва сверхновой. Модель включала в себя остаток сверхновой, состоящий из вещества, выброшенного умершей звездой, пронизанного магнитными полями.

В центре остатка сверхновой находилась черная дыра. До этого исследования астрономы предполагали, что вся масса этого остатка будет поглощена черной дырой. В результате масса черной дыры вырастет до массы звезды, которая ее создала. Но моделирование показало, что происходит нечто иное.

Астрономы обнаружили, что после смерти звезды с образованием черной дыры оставшееся вещество действительно быстро падает в черную дыру. Но если звезда, создавшая черную дыру, быстро вращалась, то это привело к образованию вращающегося вокруг черной дыры облака из обломков звезды. Это облако заставляет вращаться черную дыру все быстрее и быстрее по мере поступления в нее все большего количества вещества. В присутствии магнитных полей облако обломков испытывает давление, достаточно сильное, чтобы выбросить часть оставшегося материала из черной дыры почти со скоростью света.

Этот выброс вещества уменьшает массу облака из обломков, из которого черная дыра получает вещество. Чем сильнее задействованные магнитные поля, тем быстрее этот кусок звездного вещества уносится из черной дыры. Если магнитные поля достаточно мощные, может быть выброшена половина начальной массы звезды. В итоге слабое магнитное поле приводит к меньшему выбросу вещества и образованию черной дыры, которая может иметь массу от 70 до 140 масс Солнца, говорят ученые.

Авторы исследования говорят, что они обнаружили, что наличие вращения и магнитных полей может изменить эволюцию звезды, что приведет к появлению черной дыры с массой, которая значительно ниже массы звезды.

Еще одно важное открытие о черных дырах

Кроме того, что астрономы смогли разгадать тайну "невозможного" столкновения двух черных дыр, моделирование указывает на связь между массой черной дыры и скоростью ее вращения через силу окружающих магнитных полей. Сильные магнитные поля могут привести к образованию более легких и медленно вращающихся черных дыр, в то время как слабые магнитные поля могут привести к образованию более массивных и быстро вращающихся черных дыр.

Как уже писал Фокус, астрономы впервые увидели момент, когда ударная волна взрыва сверхновой прорывается сквозь поверхность умирающей звезды.

Также Фокус писал о том, что маленькая звезда нанесла большой удар по поиску внеземной жизни. Астрономы впервые обнаружили корональный выброс массы у другой звезды, кроме Солнца.