Вчені розв’язали загадку злиття гігантських чорних дір, що мали зникнути після вибуху наднової

Міжнародна команда астрофізиків розв’язала загадку «неможливого» злиття чорних дір, яке було зафіксовано у 2023 році. Подія, що сталася близько 7 мільярдів років тому, включала зіткнення двох чорних дір масою 100 і 140 сонячних мас, які оберталися майже зі швидкістю світла. За чинними теоріями, такі об’єкти не повинні існувати — зірки в цьому діапазоні мас зазвичай вибухають як пари-нестабільні наднові, не залишаючи після себе чорної діри.

Сигнал GW231123, виявлений детекторами LIGO, Vir­go та KAGRA 23 листопада 2023 року, викликав здивування серед науковців. Згідно з моделями, зорі масою від 70 до 140 сонячних мас мали б повністю зруйнуватися. Однак дослідники з Центру комп’ютерної астрофізики Flat­iron Insti­tute у Нью-Йорку, під керівництвом Ор Готліб, виявили, що магнітні поля — раніше не враховані у розрахунках — можуть пояснити формування таких чорних дір.

Команда змоделювала еволюцію зорі масою близько 250 сонячних мас, яка до моменту колапсу втратила частину маси, зменшившись до 150. Вплив магнітних полів і швидкого обертання призвів до того, що значна частина залишкової матерії була викинута в космос майже зі швидкістю світла. Це зменшило кількість матеріалу, що потрапила в чорну діру, і дозволило їй залишитися в межах «забороненого» масового діапазону.

Готліб пояснив, що поєднання обертання та магнітних полів суттєво змінює еволюцію зорі після колапсу, формуючи чорну діру меншої маси. Дослідження також встановило зв’язок між масою чорної діри та її швидкістю обертання: сильні магнітні поля створюють легші, повільніше обертові чорні діри, а слабші — масивніші й швидші.

Результати, опубліковані 12 листопада в журналі The Astro­phys­i­cal Jour­nal Let­ters, відкривають нові перспективи для розуміння походження надмасивних чорних дір. Вони показують, що навіть події, які здавалися неможливими, можуть мати логічне пояснення — якщо врахувати вплив магнітних полів.

Міжнародна команда астрофізиків розв’язала загадку «неможливого» злиття чорних дір, яке було зафіксовано у 2023 році. Подія, що сталася близько 7 мільярдів років тому, включала зіткнення двох чорних дір масою 100 і 140 сонячних мас, які оберталися майже зі швидкістю світла. За чинними теоріями, такі об’єкти не повинні існувати — зірки в цьому діапазоні мас зазвичай вибухають як пари-нестабільні наднові, не залишаючи після себе чорної діри.

Сигнал GW231123, виявлений детекторами LIGO, Vir­go та KAGRA 23 листопада 2023 року, викликав здивування серед науковців. Згідно з моделями, зорі масою від 70 до 140 сонячних мас мали б повністю зруйнуватися. Однак дослідники з Центру комп’ютерної астрофізики Flat­iron Insti­tute у Нью-Йорку, під керівництвом Ор Готліб, виявили, що магнітні поля — раніше не враховані у розрахунках — можуть пояснити формування таких чорних дір.

Команда змоделювала еволюцію зорі масою близько 250 сонячних мас, яка до моменту колапсу втратила частину маси, зменшившись до 150. Вплив магнітних полів і швидкого обертання призвів до того, що значна частина залишкової матерії була викинута в космос майже зі швидкістю світла. Це зменшило кількість матеріалу, що потрапила в чорну діру, і дозволило їй залишитися в межах «забороненого» масового діапазону.

Готліб пояснив, що поєднання обертання та магнітних полів суттєво змінює еволюцію зорі після колапсу, формуючи чорну діру меншої маси. Дослідження також встановило зв’язок між масою чорної діри та її швидкістю обертання: сильні магнітні поля створюють легші, повільніше обертові чорні діри, а слабші — масивніші й швидші.

Результати опубліковані 12 листопада в журналі The Astro­phys­i­cal Jour­nal Let­ters.