Сама концепція чорних дір здається неймовірною. Альберт Айнштайн, як відомо, відмовлявся вірити в їхнє існування, хоча його загальна теорія відносності відіграла ключову роль у їхньому передбаченні.
Тепер вчені стали свідками чогось, пов'язаного з цими загадковими космічними чудовиськами, що ще більше розширює межі як фізики, так і довірливості: титанічного зіткнення двох і без того величезних чорних дір, настільки екстремального, що вчені ставлять собі питання, чи можливо взагалі помічене ними явище.
Як докладно описано в новій статті консорціуму фізиків, чорна діра, що утворилася, сигнал якої отримав позначення GW231123, має виняткову масу, яка приблизно у 225 разів перевищує масу нашого Сонця, що робить це злиття чорних дір найбільшим. Раніше рекорд належав злиттю, внаслідок якого утворилася чорна діра масою близько 140 сонячних мас.
"Стандартні моделі еволюції зірок не допускають існування чорних дір такої маси", - заявив Марк Ханнем з лазерно-інтерферометричної гравітаційно-хвильової обсерваторії (LIGO), де було виявлено це явище, в заяві про проведену роботу. «Це наймасивніша подвійна чорна діра, яку ми спостерігали за допомогою гравітаційних хвиль, і вона є серйозним викликом нашому розумінню процесу утворення чорних дір».
Чорні діри можуть створювати величезні збурення, що поширюються в просторі-часі, звані гравітаційними хвилями, які були передбачені Айнштайном ще в 1916 році. Майже через 100 років LIGO, що складається з двох обсерваторій, розташованих на протилежних кінцях США, увійшла в історію, вперше зареєструвавши ці космічні коливання.
Злиття було вперше виявлено у листопаді 2023 року в гравітаційній хвилі GW231123, яка тривала лише частки секунди. Однак, цього виявилося достатньо, щоб зробити висновки про властивості вихідних чорних дір. Маса однієї з них становила приблизно 137 мас Сонця, а іншої — близько 103 сонячних мас. Напередодні злиття вони оберталися одна навколо одної, немов бійці на рингу, перш ніж нарешті зіткнутися, утворивши єдину діру.
Ці чорні діри є фізичною проблемою, оскільки цілком імовірно, що одна з них, якщо не обидві, потраплять у «верхній розрив мас» зоряної еволюції. При такому розмірі передбачається, що зірки, які утворили їх, повинні були загинути в результаті особливо потужного вибуху, званого парно-нестабільною надновою, в результаті якого зірка повністю розлітається на частини, не залишаючи після себе жодних залишків — навіть чорної діри.
Деякі астрономи стверджують, що «розрив мас» — це насправді прогалина у наших спостереженнях, а не причина дивних фізичних явищ. З усім тим, ідея привертає до себе багато прихильників, – розповів Коул Міллер з Мерилендського університету ScienceNews, який не брав участі в дослідженні.
Але, можливо, чорні діри не народились з однієї зірки.
"Одна з можливостей полягає в тому, що дві чорні діри в цій подвійній системі утворилися в результаті більш раннього злиття дрібніших чорних дір", - йдеться в заяві Ханнема.
Не менш екстремальними, ніж їхні вагові категорії, є і їх неймовірно швидкості обертання: велика обертається зі швидкістю 90% максимально можливої, а інша – 80%, що становить досить значні частки швидкості світла. За словами вчених, у земних умовах це приблизно у 400 000 разів перевищує швидкість обертання нашої планети.
"Схоже, що чорні діри обертаються дуже швидко - близько до межі, яка допускається загальною теорією відносності Айнштайна", - заявив Чарлі Хой, член Наукової колаборації LIGO при Портсмутському університеті. «Це ускладнює моделювання та інтерпретацію сигналу. Це чудовий приклад для подальшого розвитку наших теоретичних інструментів».
Дослідники представлять свої висновки на конференції GR-Amaldi у Глазго.
"Спільноті знадобляться роки, щоб повністю розшифрувати цю складну картину сигналу і всі її наслідки", - заявив член LIGO Грегоріо Карулло з Бірмінгемського університету. Отже, як не дивно, ми, мабуть, лише поверхово торкнулися цієї таємниці.
Джерела: EurekAlert, ScienceNews
