Наймасивніше зафіксоване злиття чорних дір кинуло виклик сучасній астрономії

Вчені зафіксували наймасивніше зіткнення чорних дір в історії спостережень, яке ставить під сумнів наявні моделі формування цих об’єктів. Результати представили 14 липня на конференції GR24 і 16-й конференції Edoardo Amaldi в Глазго.

Подію, що отримала позначення GW231123, зареєстрували 23 листопада 2023 року детектори гравітаційних хвиль LIGO, Virgo та KAGRA (LVK), розташовані у США, Італії та Японії. 

Йдеться про злиття двох чорних дір масою 100 і 140 сонячних мас. У результаті утворилася нова чорна діра вагою 225 сонячних мас. Різниця перетворилася на енергію, яка й спричинила гравітаційні хвилі, що долетіли до Землі.

До цього наймасивніша зафіксована чорна діра, що з’явилася в результаті злиття, мала масу 140 сонць — виявлений у 2021 році сигнал GW190521.

«Це наймасивніша бінарна система чорних дір, яку ми коли-небудь спостерігали через гравітаційні хвилі. Вона кидає серйозний виклик існуючим моделям формування чорних дір», — пояснив Марк Ханнам з Кардіфського університету. 

Він додав, що за стандартними моделями зоряної еволюції такі масивні об’єкти не можуть утворитися природним шляхом. Дослідники припускають, що чорні діри в цій парі вже утворилися шляхом попередніх злиттів менших об’єктів.

За оцінками команди, швидкість обертання одного з об’єктів у парі наближалася до граничної, дозволеної загальною теорією відносності.

«Це ускладнює моделювання та інтерпретацію сигналу. але дає унікальну нагоду вдосконалити наші теоретичні інструменти», — зазначив Чарлі Хой з Університету Портсмута.

З моменту першого відкриття гравітаційних хвиль у 2015 році LIGO, а згодом і об’єднання з Virgo та KAGRA, зафіксували понад 300 злиттів чорних дір, зокрема понад 200 — лише в рамках четвертої фази спостережень.

«Ця подія тестує межі того, на що здатна сучасна гравітаційно-хвильова астрономія», — прокоментувала Софі Біні з Каліфорнійського технологічного інституту.

Подальший аналіз сигналу займе роки, зазначають у LVK. Попри те що найімовірнішим сценарієм залишається злиття чорних дір, можливо, знадобляться складніші моделі для пояснення його аномалій.

Нагадаємо, дослідники вперше в історії зафіксували візуальні докази подвійної детонації білої карликової зірки — наднової типу Ia.