Астрономы из Шанхайской астрономической обсерватории (SHAO), входящей в Китайскую академию наук, совершили прорывное открытие. Они обнаружили доказательства того, что бинарные чёрные дыры могут быть не такими «одинокими странниками», как мы думали ранее. Вместо этого они могут вращаться вокруг гораздо более загадочного и массивного объекта — третьего компактного объекта, возможно, сверхмассивной чёрной дыры.
Роль события GW190814 в открытии
Открытие стало результатом детального анализа события гравитационных волн, известного как GW190814. Оно было зарегистрировано коллаборацией LIGO-Virgo-KAGRA. Впервые команда под руководством доктора Хань Вэньбяо обнаружила необычные характеристики в сигнале этого события, которые указывали на возможное присутствие третьего объекта, влияющего на слияние двух чёрных дыр.
Команда доктора Хань считает, что эти чёрные дыры могли образоваться не изолированно, а могли быть частью более сложной системы, потенциально взаимодействуя со сверхмассивной чёрной дырой. Согласно исследованию, опубликованному 21 июля в журнале The Astrophysical Journal Letters, необычное соотношение масс двух чёрных дыр, участвующих в GW190814 (примерно 10:1), предполагает, что они могли быть частью иерархической тройной системы.
В этой системе сверхмассивная чёрная дыра могла захватить бинарные чёрные дыры, постепенно притягивая их ближе за счёт гравитационных взаимодействий. Эта теория подтверждается поведением компонентов бинарной системы перед слиянием и может изменить наше понимание формирования систем чёрных дыр.
Влияние сигналов гравитационных волн
Доктор Ян Шучен, соавтор исследования, объяснил, что странное соотношение масс чёрных дыр в GW190814 сделало это событие отличным кандидатом для дальнейшего изучения. Исследовательская группа заметила, что если бинарная чёрная дыра сливается рядом с третьим компактным объектом, она будет испытывать орбитальное движение под влиянием гравитации третьего объекта. Это, в свою очередь, вызовет явление, называемое «ускорением по линии прямой видимости». Это ускорение изменит частоту гравитационных волн — эффект, известный как эффект Доплера, который оставляет отчётливый «отпечаток пальца» в сигнале гравитационных волн.
Создав модель, которая учитывала это ускорение по линии прямой видимости, команда смогла сравнить различные события гравитационных волн. Результаты показали, что для GW190814 модель, учитывающая это ускорение, превзошла традиционную модель изолированных бинарных чёрных дыр. Это открытие с высоким байесовским фактором 58:1 убедительно свидетельствует о том, что присутствие третьего объекта повлияло на сигнал гравитационных волн.
Новая эра обнаружения гравитационных волн
Последствия этого открытия значительны. Впервые астрономы получили чёткие доказательства существования третьего компактного объекта в событии слияния бинарных чёрных дыр.
Доктор Хань Вэньбяо отметил: «Это первое международное открытие, подтверждающее наличие третьего компактного объекта в событии слияния бинарных чёрных дыр». Работа команды проливает свет на потенциальную сложность систем чёрных дыр и поднимает вопросы о механизмах их формирования.
С появлением будущих поколений детекторов гравитационных волн, таких как Einstein Telescope, Cosmic Explorer и LISA, учёные смогут фиксировать ещё более тонкие вариации в сигналах гравитационных волн. Эти передовые инструменты могут помочь обнаружить дополнительные примеры слияний бинарных чёрных дыр под влиянием третьих компактных объектов, углубив наше понимание эволюции чёрных дыр и их окружения.