Самое крупное слияние чёрных дыр, которое когда-либо наблюдалось, привело к образованию новой чёрной дыры массой примерно в 225 раз больше массы нашего Солнца. Столкновение было обнаружено с помощью обсерваторий гравитационных волн LIGO.
Обсерватория LIGO в Хэнфорде, штат Вашингтон. Источник: LIGO
Гравитационные волны были впервые зарегистрированы на американской лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории LIGO в 2015 году. Эти волны, впервые постулированные Эйнштейном в его общей теории относительности, представляют собой рябь в ткани пространства-времени, вызванную наиболее катастрофическими событиями во Вселенной.
С тех пор обсерватории гравитационных волн обнаружили сотни слияний чёрных дыр. Только сеть детекторов LVK за последние 10 лет обнаружила около 300 таких событий. LVK — это сотрудничество, включающее LIGO, детектор Virgo в Италии и детектор гравитационных волн KAGRA (Kamioka Gravitational Wave Detector) в Японии.
Новое слияние, GW231123, было обнаружено 23 ноября 2023 года. Астрономы, изучающие данные, определили, что в этом событии произошло столкновение двух чёрных дыр, каждая из которых в 100–140 раз больше Солнца.
Инфографика о слиянии двух чёрных дыр, которое породило сигнал GW231123. Источник: Simona J. Miller/Caltech
Предыдущее крупнейшее слияние чёрных дыр, GW190521, включало чёрные дыры с суммарной массой в 140 раз больше солнечной.
Открытие GW231123 и его значение для астрофизики представлены на 24-й Международной конференции по общей теории относительности и гравитации (GR24) и на 16-й конференции Эдоардо Амальти по гравитационным волнам, которые прошли в Глазго, Шотландия, с 14 по 18 июля.
«Это самая массивная пара чёрных дыр, которую мы наблюдали с помощью гравитационных волн, и она представляет собой настоящий вызов для нашего понимания формирования чёрных дыр», — говорит член коллаборации LVK Марк Ханнам из Кардиффского университета в Уэльсе.
«Чёрные дыры такой массы запрещены стандартными моделями звёздной эволюции. Одна из возможностей состоит в том, что две чёрные дыры в этой паре образовались в результате более ранних слияний меньших чёрных дыр», — объясняет он.
Наблюдения гравитационных волн позволили астрономам наблюдать такие события, как GW231123, которые проверяют границы известной физики.
«Чёрные дыры, по-видимому, вращаются очень быстро — вблизи предела, допускаемого теорией Эйнштейна общей теории относительности», — объясняет член LVK Чарли Хой из Университета Портсмута в Великобритании. «Это затрудняет моделирование и интерпретацию сигнала. Это отличный пример для продвижения вперёд в разработке наших теоретических инструментов».
«Потребуются годы, чтобы сообщество полностью расшифровало эту сложную картину сигнала и все её последствия», — добавляет член LVK Грегорио Каррулло из Университета Бирмингема, Великобритания. «Несмотря на то, что наиболее вероятным объяснением остаётся слияние чёрных дыр, более сложные сценарии могут стать ключом к разгадке его неожиданных особенностей».
«Это наблюдение ещё раз демонстрирует, как гравитационные волны уникальным образом раскрывают фундаментальную и экзотическую природу чёрных дыр по всей Вселенной», — говорит Дейв Рейтце, исполнительный директор LIGO в Калифорнийском технологическом институте, США.