Злиття двох чорних дір ледь не зламало астрофізику: такого просто не могло статися

Дані спостережень показали, що у злитті брали участь об’єкти, сумарна маса яких приблизно у 225 разів перевищувала масу Сонця. Такі масштаби змусили астрономів серйозно засумніватися у правильності існуючих теоретичних моделей. Однак тепер у вчених з’явилася нова гіпотеза, що пояснює цю подію: виявляється, жодні відомі фізичні закони при цьому порушені не були, пише Gizmodo.

Гравітаційні хвилі — це своєрідні коливання у просторі-часі, що виникають у результаті катастрофічних космічних подій. Як виявилося, навіть вони можуть піддаватися гравітаційному лінзуванню. Це явище спотворення сигналу, спричинене масивними об’єктами, розташованими між джерелом і Землею. Через це об’єкти здаються більшими, ніж вони є насправді. Якщо це так, то загадку GW231123 можна пояснити просто: насправді маса об’єктів не була аномально високою, а ілюзія величезних розмірів виникла через ефект лінзування.

"Якщо припустити, що сигнал GW231123 відхилився й спотворився під впливом компактного об’єкта масою від 190 до 850 сонячних мас (або розтягнутої структури, такої як кульове скупчення), то спостережувані високі значення маси стають цілком зрозумілими", — каже співавтор дослідження та науковий співробітник Інституту Альберта Ейнштейна в Німеччині Срашті Гоял.

Вчені називають злиття GW231123 "неможливим" через астрофізичне явище, відоме як "розрив мас, спричинений нестійкістю утворення пар" (pair-instability gap). Коли в результаті грандіозної загибелі зірки утворюється чорна діра, поєднання високої швидкості обертання зірки та втрати нею маси призводить до того, що маса утвореної чорної діри не може потрапляти в діапазон приблизно від 70 до 140 мас Сонця. Однак було встановлено, що маса двох чорних дір, які породили подію GW231123, перевищує масу Сонця у 137 та 103 рази відповідно. Загадка полягала в тому, як такі чорні діри змогли зблизитися, не розірвавши одна одну на частини. Астрономи висували різні гіпотези, але до єдиної думки поки що не дійшли.

У своїй заяві дослідники порівняли це явище із ситуацією, коли звук віолончелі, що лунає в низькому регістрі, можна помилково сприйняти за звук контрабаса. Детектори гравітаційних хвиль, такі як LIGO, визначають масу та швидкість обертання чорної діри на основі характеристик "звучання" сигналу, тобто його довжини хвилі. Якщо врахувати ці ефекти, то реальна маса чорної діри, що утворилася в результаті злиття GW231123, становила б приблизно 140 мас Сонця, а не 225. Обставини її народження виглядали б набагато менш екстремальними й краще узгоджувалися б із відомими моделями формування чорних дір.

Інші новини науки

• У 3 рази більша за нашу галактику: чорна діра випромінює енергію на відстань 300 000 світлових років. Астрономи вперше виявили, що надмасивні чорні діри мають сильний вплив на космічне середовище навіть далеко за межами своїх галактик.
• Що відбувається, коли чорна діра в центрі галактики "вимикається": вчені знайшли відповідь. Астрономи виявили раніше невідому групу радіогалактик. Це відкриття дозволяє розширити розуміння еволюції цих астрономічних об’єктів.