Черная дыра и нейтронная звезда сливаются в плотном звездном скоплении

Доктор Мануэль Арка Седда из Института астрономических вычислений Гейдельбергского университета пришел к такому выводу в исследовании, где использовались компьютерные симуляции. Исследование предлагает понимание слияния двух массивных звездных объектов, которые астрономы наблюдали в 2019 году.

Звезды, намного более массивные Солнца, обычно заканчивают свою жизнь нейтронной звездой или черной дырой. Нейтронные звезды испускают регулярные импульсы, которые позволяют их обнаружить. Например, в августе 2017 года, когда наблюдалось первое слияние двойной нейтронной звезды, ученые со всего мира обнаружили свет от взрыва. Черные дыры обычно остаются скрытыми из-за сильного гравитационного притяжения, откуда даже свет не может вырваться, что делает их невидимыми для электромагнитных детекторов.

Если две черные дыры сливаются, событие может остаться невидимым, но его можно обнаружить по ряби в пространстве-времени в форме гравитационных волн. Некоторые детекторы, такие как LIGO (лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория) в США, способны обнаруживать эти волны. Первое успешное прямое наблюдение было сделано в 2015 году. Сигнал был получен от слияния двух черных дыр. Но это событие может быть не единственным источником гравитационных волн, которые также могут возникнуть в результате слияния двух нейтронных звезд или черной дыры с нейтронной звездой. По словам Арки Седды, обнаружение различий стало одной из основных проблем при наблюдении за этими событиями.

В своем исследовании ученый проанализировал слияние пар черных дыр и нейтронных звезд. Он использовал подробные компьютерные симуляции для изучения взаимодействия между системой, состоящей из звезды, и компактного объекта, такого как черная дыра, и третьего массивного перемещающегося объекта, необходимого для слияния. Результаты показывают, что такие взаимодействия трех тел на самом деле могут способствовать слиянию черных дыр с нейтронными звездами в плотных звездных областях, таких как шаровые звездные скопления. «Можно определить особую группу динамических слияний, которые явно отличаются от слияний в изолированных областях», - объясняет Мануэль Арка Седда.

Слияние черной дыры с нейтронной звездой впервые наблюдалось обсерваториями гравитационных волн в августе 2019 года. Однако оптические обсерватории по всему миру не смогли обнаружить электромагнитный аналог в области, из которой возник сигнал гравитационной волны, предполагая, что черная дыра полностью поглотила нейтронную звезду, предварительно не уничтожив ее. Если это подтвердится, то может стать первым наблюдением слияние черной дыры с нейтронной звездой, обнаруженное в плотной звездной среде.