Вчені вперше змогли пояснили аномальне злиття двох масивних чорних дір

Астрофізики з Flat­iron Insti­tute разом із міжнародними колегами з’ясували, що магнітні поля можуть пояснити появу чорних дір надзвичайних мас, які раніше вважалися неможливими для природного формування. Висновки зроблені на основі комп’ютерних симуляцій, що простежували еволюцію масивних зір від моменту їхнього народження до колапсу.

У 2023 році гравітаційні обсерваторії LIGO–Virgo–KAGRA зафіксували подію GW231123 — зіткнення двох чорних дір із масами від 70 до 140 сонячних. За класичною теорією зорі такого діапазону мали б вибухати як парно-нестабільні наднові, повністю руйнуючи себе. Однак спостереження показали інше: чорні діри не лише утворилися, а й оберталися майже зі швидкістю світла.

Керівник дослідження Оре Готліб пояснив, що попередні моделі недооцінювали роль магнітних полів. Симуляції довели: якщо зоря швидко обертається, після колапсу формується акреційний диск, у якому магнітні поля створюють потужний тиск і викидають частину речовини у вигляді струменів. Це дозволяє чорній дірі зберегти високий спін, але водночас втратити частину маси.

Вчені встановили, що сила магнітного поля визначає масу й швидкість обертання чорної діри. Слабкі поля дають змогу поглинути більшу частину зоряної маси, утворюючи важчий і швидший об’єкт. Сильні поля, навпаки, зменшують масу, викидаючи до половини матеріалу в космос.

Симуляції також передбачають, що такі колапси супроводжуються спалахами гамма-випромінювання, які можуть бути зафіксовані майбутніми телескопами. Якщо ці прогнози підтвердяться, це допоможе краще зрозуміти, як утворюються наймасивніші чорні діри Всесвіту.

Результати дослідження опубліковані у The Astro­phys­i­cal Jour­nal Let­ters під назвою “Spin­ning into the Gap: Direct-hori­zon Col­lapse as the Ori­gin of GW231123”.