Международная команда ученых впервые предложила правдоподобное объяснение гравитационно-волновому всплеску GW190521. Это событие уникально тем, что оно было вызвано слиянием пары сверхмассивных черных дыр, которые не находились на круговой орбите. Астрономы пришли к выводу, что главную роль в этом слиянии сыграл двумерный аккреционный диск. Статья опубликована в журнале Nature.
В 2019 году астрономы обсерватории LIGO и детектора гравитационных волн Virgo наблюдали уникальный гравитационно-волновой всплеск GW190521. Считается, что его вызвало слияние наиболее массивных из известных на данный момент черных дыр. Кроме того, GW190521 сопровождала вспышка света, а сами черные дыры вращались не на круговой, а на эксцентричной орбите.
Гравитационные волны не только приближают пару черных дыр к слиянию, но и делают их орбиты круговыми. Поэтому ученых волновал вопрос, как могло произойти событие GW190521. Возможный ответ кроется в том, что сверхмассивные черные дыры в центрах галактик окружены плоским вращающимся аккреционным диском. В этой среде скорость и плотность материи так велики, что более мелкие черные дыры не могут образовать двойные системы с круговыми орбитами. Однако, по мнению ученых, для слияния, подобного GW190521, одной сверхмассивной черной дыры было недостаточно.
«Наши исследования показали, что газовый диск играет важную роль в захвате черных дыр меньшего размера, которые со временем приближаются к сверхмассивной черной дыре в центре, а также друг к другу. Это означает не только то, что со временем они встречаются, образуя пары, но и то, что такая пара может начать взаимодействие с третьей, а может, и четвертой черной дырой, что приведет к хаотичному танцу их орбит, — говорит соавтор исследования Хиромичи Тагава из Университета Тохоку. — Однако все предыдущие исследования вплоть до наблюдения GW190521 указывали на то, что образование эксцентричных слияний черных дыр происходит относительно редко. Все существующие расчеты опирались на то, что взаимодействия черных дыр происходят в трех измерениях».
Однако ученые решили рассмотреть случай взаимодействия черных дыр в плоском двумерном диске. Оказалось, что в этом случае вероятность эксцентричного слияния увеличивается в 100 раз. Таким образом, около половины слияний черных дыр в таких дисках будут эксцентричными. Эта теория объясняет и огромные массы черных дыр, которые появились в результате последовательных слияний черных дыр внутри аккреционного диска, и вспышку света, которая происходила из окружающего их газа.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
