Астрономи пояснили природу найбільшого злиття чорних дір в історії космічних досліджень

Астрономи пояснили походження наймасивнішого злиття чорних дір, коли-небудь зафіксованого — події GW231123. Дві чорні діри масою приблизно 100 і 130 сонячних мас злилися понад 2 мільярди років тому, утворивши новий об’єкт у 225 сонячних мас. Раніше вважалося, що такі чорні діри неможливі, адже зорі настільки великі зазвичай вибухають у наднових і не залишають ядра для колапсу.

Команда під керівництвом Оре Ґоттліба з Центру комп’ютерної астрофізики показала, що швидке обертання та сильне магнітне поле можуть змінити долю масивних зір. Їхні 3D-симуляції довели: навколо новонародженої чорної діри формується акреційний диск, який створює потужні магнітні потоки. Вони викидають частину речовини у космос, не дозволяючи їй повернутися назад, і утворюють чорну діру меншої маси — саме в діапазоні, який раніше вважався «забороненим».

Ґоттліб пояснив, що сила магнітного поля визначає баланс між масою та швидкістю обертання чорної діри. Слабке поле залишає масивніший і швидший об’єкт, тоді як сильне — зменшує масу та уповільнює обертання. Ця закономірність збігається з параметрами чорних дір, що злилися у GW231123.

ДОСЛІДНИЦЬКА ІНТЕРПРЕТАЦІЯ (пояснення): Построзподіл відносного кута обертання θ12 для GW231123 (червона гістограма) і GW190521 (сірий гістограма) у порівнянні з теоретичними очікуваннями. Чорна пунктирна лінія показує ізотропний апріорний розподіл, p(θ12) = 1 2 sin θ12. Чорна суцільна лінія показує розподіл, очікуваний для ідеально вирівняних спінів, спостережуваних з гаусовою невизначеністю нахилу σ = 30 • . Синя крива показує розподіл, отриманий шляхом випадкового відбору азимутального кута ∆ϕ із збереженням виміряних кутів нахилу від GW231123.

Такі події дають можливість перевіряти загальну теорію відносності Ейнштейна в екстремальних умовах, коли викривлення простору-часу є максимальним. Спостереження за гравітаційними хвилями підтверджують стійкість рівнянь Ейнштейна та допомагають зрозуміти, як могли формуватися перші чорні діри у ранньому Всесвіті.

Науковці припускають, що подібні «неможливі» злиття відбуваються частіше, ніж прогнозували моделі, і могли стати ключовим чинником появи надмасивних чорних дір у центрах галактик. Подальші спостереження допоможуть визначити, чи є GW231123 винятком, чи свідченням існування прихованої популяції масивних, швидко обертових чорних дір.