Астрономи пояснили загадкове злиття гігантських чорних дір, що тривало лише 0,1 секунди

Астрономи пояснили одну з найбільш загадкових подій у спостереженнях за чорними дірами — злиття, яке здавалося неможливим навіть за законами загальної теорії відносності Ейнштейна. Подія, відома як GW190521, була зафіксована ще у 2019 році детекторами гравітаційних хвиль LIGO і Vir­go. Вона утворила чорну діру масою близько 142 сонячних, а саме злиття було настільки енергійним і короткотривалим, що тривало лише 0,1 секунди.

Довгий час ця подія залишалася загадкою, оскільки утворені об’єкти мали масу, яка не вписувалася в стандартні моделі утворення чорних дір. За теорією, чорні діри в діапазоні від 65 до 120 сонячних мас не повинні існувати, адже зорі такої маси вибухають у парно-нестабільних наднових, не залишаючи після себе ядра. Однак новий аналіз, проведений міжнародною командою астрофізиків, показав, що це злиття стало можливим завдяки взаємодії між двома чорними дірами, які раніше утворилися в багатій на зорі області космосу.

За словами дослідників, ці чорні діри, найімовірніше, не народилися безпосередньо внаслідок колапсу зір, а були результатом попередніх злиттів — так званого “ієрархічного злиття”. Такий процес відбувається у щільних зоряних скупченнях або поблизу галактичних центрів, де чорні діри можуть неодноразово зіштовхуватися і зливатися, створюючи дедалі масивніші об’єкти. Саме цей сценарій дозволяє пояснити, чому GW190521 мала настільки велику масу і настільки короткий сигнал.

Дослідження також показало, що під час зіткнення чорні діри могли мати значні обертальні моменти, що вплинуло на форму та частоту гравітаційних хвиль. Ці параметри вказують, що злиття відбулося в умовах високої турбулентності, ймовірно, поблизу надмасивної чорної діри в центрі галактики. Таким чином, учені змогли з’ясувати, що спостережене явище не порушує загальну теорію відносності, а навпаки, підтверджує її дієвість навіть у крайніх астрофізичних умовах.

Відкриття GW190521 стало одним із найважливіших доказів існування так званих проміжних чорних дір — об’єктів, маса яких більша за зоряні, але менша за надмасивні, що знаходяться у центрах галактик. Це відкриває шлях до розуміння того, як утворюються й еволюціонують наймасивніші чорні діри у Всесвіті.