Гравитационные волны: чёрные дыры могли находиться внутри огромной звезды

Учёные из коллаборации LIGO 11 февраля объявили, что им удалось впервые наблюдать колебания полотна пространства-времени – гравитационные волны. Недавно на сайте препринтов появилась статья-предположение, что чёрные дыры, слияние которых и вызвало "рябь", столкнулись в чреве огромной звезды, и последующий коллапс мог вызвать мощный всплеск гамма-излучения.

Исследователи уже знают, что гравитационные волны, обнаруженные детекторами LIGO, появились, когда две чёрные дыры, каждая из которых "весила" примерно в 30 раз больше Солнца, вращались по спирали вокруг друг друга, а затем слились в одно целое.

Космический гамма-телескоп NASA "Ферми" обнаружил вспышку гамма-излучения, которая "долетела" до нашей планеты спустя всего 0,4 секунды после того, как "рябь", зафиксированная LIGO, достигла Земли. До конца неизвестно, вызвало ли эти два сигнала одно и то же событие. Но команда "Ферми" подсчитала, что вероятность совпадения — 0,0022.

Проблема заключается в том, что никто не ожидал, что слияние чёрных дыр будет сопровождаться таким ярким всплеском гамма-излучения. Сливающиеся чёрные дыры, вращающиеся вокруг друг друга, "вычищают" космическое пространство близ себя до вакуума. Согласно представлениям учёных о происхождении гамма-излучения, изолированные чёрные дыры не могут породить такую вспышку.

По словам Валери Коннотон (Valerie Connaughton) из команды телескопа "Ферми", полученный сигнал похож на короткий всплеск гамма-излучения. "И это реальная проблема, потому что не ожидалось, что этот сигнал мог быть от слияния чёрных дыр", — говорит она.

Поначалу астрофизики ломали голову, что же могло произойти. Но позднее Ави Лёб (Avi Loeb) из Гарвардского университета, увидев результаты "Ферми", предположил, что именно могло произойти. Мощный всплеск гамма-излучения мог появиться, если две чёрные дыры находились внутри очень массивной звезды. "Это похоже на беременную женщину с двумя близнецами в её животе", — проводит аналогию учёный. После того как чёрные дыры слились, звезда разрушилась и испустила интенсивное гамма-излучение.

Для того чтобы такое произошло, две чёрные дыры должны были сформироваться внутри громадной звезды, которая в несколько сотен раз массивнее Солнца. Когда светило исчерпало своё ядерное топливо, её ядро начало разрушаться. Как правило, в итоге может образоваться одна чёрная дыра.

Но если звезда вращается очень быстро, центробежная сила будет растягивать сжимающееся ядро, формируя его в "гантель". В конце концов, "гантель" распадётся на два ядра, каждое из которых будет продолжать разрушаться, формируя свою собственную чёрную дыру.

"Единственное объяснение сигнала "Ферми" состоит в том, что чёрные дыры были окружены плотной материей большой массы, и очевидным было бы, как в идее Лёба, поместить их внутри звезды. Может быть, есть и другие объяснения, но мы должны подумать над ними", — говорит Дэн Маоз (Dan Maoz) из Тель-Авивского университета.

Пока слишком рано говорить, является ли эта идея правильной. Даже результаты "Ферми" вызывают сомнения в стане ученых. Исследователи, занимающиеся анализом данных Европейской орбитальной обсерватории "Интеграл", не могут подтвердить данные "Ферми" и пришли к выводу, что сигнала не было вовсе.

По словам Лёба, даже если этот гамма-сигнал не существовал, он может появиться в будущем. "У нас не должно быть предвзятого мнения, что двойные чёрные дыры всегда молчаливы, если брать во внимание их электромагнитные свойства", — говорит он. Астрономы должны быть начеку.

Напомним, что коллаборация LIGO, в которую входят более 1000 человек (из 16 стран, в том числе из России), 14 сентября 2015 года впервые наблюдала колебания пространства-времени — гравитационные волны, дошедшие до Земли от катастрофы, произошедшей далеко во Вселенной. Это открытие подтверждает важное предсказание Общей теории относительности Альберта Эйнштейна 1916 года и открывает беспрецедентно новое видение космоса.