Астрономи откриха най-масивния досега сблъсък на черни дупки

Гравитационните вълни са предсказани от Алберт Айнщайн през 1915 г.

Според ново изследване наблюдаваният сблъсък между две черни дупки, всяка от които е по-масивна от сто слънца, е най-голямото по рода си сливане, регистрирано някога, съобщава CNN.

Екип от астрономи открива събитието, наречено GW231123, когато Лазерната интерферометрична гравитационно-вълнова обсерватория (LIGO) - двойка идентични инструменти, разположени в Ливингстън, Луизиана, и Ханфорд, Вашингтон - засича слаби пулсации в пространство-времето, породени от сблъсъка на две черни дупки една в друга. Физиците наричат тези пулсации гравитационни вълни.

Гравитационните вълни са предсказани от Алберт Айнщайн през 1915 г. като част от неговата теория на относителността, но той е смятал, че те са твърде слаби, за да бъдат открити някога от човешката технология. През 2016 г. обаче LIGO ги открива за първи път при сблъсък на черни дупки, доказвайки, че Айнщайн е прав (за пореден път). През следващата година трима учени получиха награди за ключовия си принос в разработването на това, което разговорно се нарича „телескоп за черни дупки“.

След първото засичане на гравитационни вълни LIGO и сродните му инструменти - Virgo в Италия и KAGRA в Япония - са регистрирали признаци на около 300 сливания на черни дупки. „Тези невероятни детектори са наистина най-чувствителните измервателни уреди, които хората някога са конструирали“, заяви Марк Ханнам, ръководител на Института за изследване на гравитацията към Кардифския университет в Обединеното кралство и член на научното сътрудничество LIGO. 

GW231123 обаче е изключителен сред тези 300 сливания на черни дупки, и то не само защото е най-масивният от сблъсъците.

Гравитационните вълни са единственият начин, по който учените могат да наблюдават сблъсък в бинарна система, в която две черни дупки обикалят една около друга. „Преди да можем да ги наблюдаваме с гравитационни вълни, дори съществуваше въпросът дали изобщо съществуват двойни черни дупки“, каза Ханам. „Черните дупки не излъчват никаква светлина или друго електромагнитно излъчване, така че нито един обикновен телескоп не е в състояние да ги наблюдава.“

Според общата теория на относителността на Айнщайн гравитацията е разтягане на пространството и времето и принуждава обектите да се движат в изкривено пространство. Когато обектите се движат много бързо, като въртящите се черни дупки, извитото пространство образува вълни, които се разпространяват навън като вълни.

Тези гравитационни вълни са „смешно слаби“, според Ханам, и има ограничения за информацията, която могат да предоставят. Например, съществува несигурност относно разстоянието на GW231123 от Земята; той може да се намира на разстояние до 12 милиарда светлинни години. Ханнам е по-уверен за масата на двете черни дупки, за които се смята, че са приблизително 100 и 140 пъти по-големи от масата на Слънцето.

„Разликата в масите“, за която говори Ханам, започва от около 60 слънчеви маси и достига до около 130, но тъй като това е теоретичен диапазон, т.е. не е наблюдаван пряко, съществува известна несигурност за това къде започва и къде свършва тази разлика. Но ако черните дупки от GW231123 наистина попадат в тази празнина, тогава те вероятно не са се образували от колапс на звезди, а по някакъв друг начин.

В изследване, публикувано в понеделник в хранилището за свободен достъп Arxiv, Ханнам и колегите му предполагат, че „масовата празнина“ може да се обясни, ако двете черни дупки са резултат от предишни сливания, а не продукт на умиращи звезди. 

„Това е механизъм, за който хората са говорили в миналото и сме виждали намеци за него и преди“, каза той.

При този сценарий възниква верижна реакция от сливания на черни дупки. "Може да се получи този процес, при който просто се натрупват все по-масивни черни дупки. И тъй като черните дупки в GW231123 изглеждат така, сякаш са с маси, при които не бихте могли да ги получите чрез нормални механизми, това е силен намек, че се случва този друг процес, при който имате тези последователни сливания", обясни Ханам.

„Ако тази хипотеза се потвърди, това би означавало, че съществува неочаквана популация от черни дупки, които по отношение на масата си попадат някъде между черните дупки, които се образуват от смъртта на масивни звезди, и свръхмасивните черни дупки, които се намират в центровете на галактиките”, каза Дан Уилкинс, учен-изследовател в Института за астрофизика на частиците „Кавли“.