Астрономы из Шанхайской астрономической обсерватории (SHAO), входящей в Китайскую академию наук, совершили прорывное открытие. Они обнаружили доказательства того, что двойные чёрные дыры могут быть не «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. Это событие было зафиксировано в рамках сотрудничества 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 двойные чёрные дыры, постепенно сближая их за счёт гравитационных взаимодействий. Эта теория подтверждается поведением компонентов двойной 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 бы двойная чёрная дыра сливалась рядом с третьим компактным объектом, она испытала бы орбитальное движение под влиянием гравитации третьего объекта. Это, в свою очередь, вызвало бы явление, называемое «ускорением по линии визирования». Это ускорение изменило бы частоту гравитационных волн — сдвиг, известный как эффект Доплера, который оставляет отчётливый «отпечаток пальца» в сигнале гравитационных волн.
Создав модель, учитывающую это ускорение по линии визирования, команда смогла сравнить различные события гравитационных волн. Результаты показали, что для GW190814 модель, включающая это ускорение, превзошла традиционную модель изолированных двойных 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 огромны. Впервые астрономы получили чёткие доказательства существования третьего компактного объекта в событии слияния двойных чёрных дыр.
Доктор Хань Вэньбяо отметил: «Это первое международное открытие, подтверждающее наличие третьего компактного объекта в событии слияния двойных 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 двойных чёрных дыр, находящихся под влиянием третьих компактных объектов, углубляя наше понимание эволюции чёрных дыр и их окружения.