Китайські астрономи, можливо, відкрили раніше небачену систему з трьох чорних дір. Ця команда виявила тріо, що закручене у складному космічному танці, після того, як помітила приховану надмасивну чорну діру, яка причаїлася на тлі особливої гравітаційної події, вперше зафіксованої шість років тому.
У 2019 році Лазерно-інтерферометрична гравітаційно-хвильова обсерваторія (LIGO), розташована у США, зареєструвала серію ледь помітних зморшок у тканині простору-часу, відомих як гравітаційні хвилі. Гравітаційні хвилі — це передбачені Альбертом Ейнштейном збурення простору-часу, що поширюються зі швидкістю світла, утворюючись внаслідок руху масивних об’єктів у Всесвіті. Лазерно-інтерферометрична гравітаційно-хвильова обсерваторія (LIGO) є масштабним науковим експериментом та колаборацією, що має на меті пряме виявлення цих хвиль, що є одним з найскладніших завдань сучасної астрофізики.
Зафіксовані коливання, схоже, були спричинені далеким злиттям двох чорних дір, розташованих на відстані від 544 до 912 світлових років від Землі. Світловий рік – це відстань, яку світло долає за один земний рік, що становить приблизно 9,46 трильйона кілометрів. Це космічне зіткнення, назване GW190814, було особливо примітним через розміри зливаючихся сингулярностей, які важили 23 та 2,6 сонячних мас відповідно. Чорні діри – це надзвичайно щільні об’єкти в космосі, гравітація яких настільки потужна, що ніщо, навіть світло, не може їх покинути.
Зазвичай, чорні діри, що зливаються, мають подібну масу одна до одної, оскільки це створює потрібний тип гравітаційного тертя для їхнього зближення. На той час, згідно з дослідженням події 2020 року, GW190814 мала “найбільш нерівне співвідношення мас, виміряне за допомогою гравітаційних хвиль”. Вчені були особливо здивовані розміром меншої сингулярності, яка лише ледь достатньо масивна, щоб вважатися чорною дірою.
У новому дослідженні, опублікованому 21 липня в The Astrophysical Journal Letters, астрономи припустили, що це нерівномірне злиття було викликане прихованим третім об’єктом, який забезпечив необхідний гравітаційний поштовх для зіткнення двох невідповідних чорних дір та їхнього перетворення на єдине ціле, попри їхню значну різницю в розмірах.
Команда використала симуляції, щоб передбачити, як ця взаємодія вплине на гравітаційні хвилі, що генеруються під час злиття, та ідентифікувала унікальний “відбиток” сигналу, пов’язаний з прихованим об’єктом. Потім вони повторно проаналізували дані LIGO з початкового виявлення і виявили, що цей “відбиток” сигналу справді був присутній.
“Це перше міжнародне виявлення явних доказів існування третього компактного об’єкта в події злиття подвійної чорної діри”, — заявив у повідомленні співавтор дослідження Вень-Бяо Хань, астроном з Китайської академії наук. Китайська академія наук є провідною науково-дослідною установою Китаю та однією з найбільших у світі, відомою своїми вагомими внесками у різні галузі науки та технологій. “Це показує, що подвійні чорні діри в GW190814, можливо, не утворилися ізольовано, а були частиною більш складної гравітаційної системи”.
Ґрунтуючись на симуляціях, команда вважає, що найімовірнішою ідентичністю прихованого компактного об’єкта є надмасивна чорна діра. Вони поки не знають, наскільки великим може бути цей колос, але нижня межа для надмасивних чорних дір становить близько 100 000 сонячних мас, що свідчить про те, що вона принаймні настільки масивна — і робить її значно більшою за два інші об’єкти, спочатку виявлені в системі.
Менша пара зливаючихся чорних дір, ймовірно, була частиною подвійної системи, яка оберталася навколо надмасивної чорної діри, так само як Земля та Місяць обертаються одне навколо одного у своїй спільній подорожі навколо Сонця. Це вперше, коли така конфігурація була помічена в системі чорних дір.
Новоутворена чорна діра внаслідок злиття, ймовірно, продовжить обертатися навколо свого надмасивного партнера протягом мільярдів років, перш ніж врешті-решт буде поглинена більшим об’єктом, додала команда.
Ці нові висновки не тільки надають “суттєві відомості про шляхи формування подвійних чорних дір”, але й пропонують новий спосіб ідентифікації інших прихованих гігантів, що причаїлися на тлі інших подібних нерівномірних злиттів чорних дір, зазначив Хань.
Відтоді, як LIGO виявила перші в історії гравітаційні хвилі у 2015 році, обсерваторія зафіксувала понад 100 додаткових гравітаційно-хвильових подій, більшість з яких були спричинені злиттями чорних дір. Кожне нове виявлення надає вченим більше даних, які вони можуть використовувати для розкриття нових таємниць про наймасивніші об’єкти Всесвіту, які, як відомо, надзвичайно важко досліджувати.
