З глибин Всесвіту прийшов таємничий сигнал

Астрономи зафіксували гравітаційний сигнал, який прийшов з глибин Всесвіту і був породжений найпотужнішим злиттям чорних дір серед усіх коли-небудь спостерігалися. Результатом також стало перше в історії виявлення таємничої чорної діри середньої маси - типу об'єктів, існування яких до цих пір не підтверджувалося.

Про відкриття повідомляється в прес-релізі на Phys.org.

Сигнал GW190521 тривалістю менше однієї десятої секунди був виявлено 21 травня 2019 року працівниками лазерно-інтерферометричної гравітаційно-хвильової обсерваторії LIGO. Супутнє відстань до джерела (враховує розширення Всесвіту з моменту випускання сигналу) оцінюється в 13 мільярдів світлових років (чотири гігапарсек). Це приблизно відповідає віку Всесвіту, коли та була вдвічі молодше.

Згідно з розрахунками, GW190521, швидше за все, був виданий в момент злиття чорних дір в складі подвійної системи. Їх маса становить 85 і 66 мас Сонця, відповідно. Після злиття виникла чорна діра масою 142 Сонць і вивільнилися величезна кількість енергії у вигляді гравітаційних хвиль, еквівалентну восьми мас Сонця.

Всі спостережувані на сьогоднішній день чорні діри відносяться до однієї з двох категорій: утворюються при загибелі зірок чорні діри, маса якої сягає від кількох до десятків мас Сонця, і надмасивні чорні діри, такі, як та, що знаходиться в центрі галактики Чумацький Шлях. Однак чорна діра, що виникла в результаті події GW190521, знаходиться в проміжному діапазоні мас між двома цими типами.

Однак навіть одна з злилися чорних дір досить незвичайна. Справа в тому, що коллапсирующие зірки з масою 130 Сонць породжують чорні діри з масою 65 Сонць. Однак при загибелі більш масивної зірки виникає явище, зване парної нестабільністю, при якому вибух настільки сильний, що не залишається ні нейтронної зірки, ні чорної діри. Зірки масою 200 Сонць знову можуть утворювати чорні діри, маса яких досягає 120 Сонць, але чорні діри з масою 65-120 Сонць не можуть виникати в результаті колапсу зірок. Цей проміжок називається розривом мас парної нестабільності (pair instability mass gap).

Та яка брала участь у злитті чорна діра, що мала масу 85 Сонць, однозначно перебуває в цьому проміжку. Поясненням може служити те, що ця чорна діра сама виникла в результаті злиття чорних дір зоряної маси.

Втім, вчені вловили ще одну незвичайну особливість GW190521: чіткий гравітаційний сигнал був виявлений за допомогою алгоритмів, що здійснюють загальний пошук джерел гравітаційних хвиль. Це залишає невеликий шанс, що джерелом сигналу могло стати не злиття чорних дір, а інша подія. Серед інших причин гравітаційних хвиль може бути велика коллапсирующая зірка в Чумацькому Шляху або топологічний дефект, наприклад, космічна струна, хоча ці версії набагато менш вірогідні.