Черные дыры проносятся по Вселенной с беспрецедентной скоростью

В ходе новаторского исследования ученые из Рочестерского технологического института получили новую информацию о скорости, с которой черные дыры могут перемещаться во Вселенной. Согласно результатам моделирования, после энергичного столкновения черные дыры могут достигать скорости чуть менее 10% от скорости света. Этот вывод опровергает предыдущие расчеты и приближает нас к пониманию бурных событий и последствий столкновений черных дыр. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters 

The Ultimate Recoil: Высвобождение беспрецедентных скоростей

При слиянии двух черных дыр образовавшаяся черная дыра не просто остается в своем первоначальном положении. Вместо этого она может испытывать эффект отдачи, который выводит ее на новую траекторию и скорость. Это явление возникает при неравномерном распределении гравитационной энергии из-за неравных масс или спинов в паре черных дыр до слияния.

По предыдущим оценкам, максимальная скорость, возникающая в результате этого эффекта, составляла около 5 000 км/с. Однако недавнее исследование Джеймса Хили и Карлоса Лусто показало, что черные дыры могут достигать скорости до 28 562 км/с, что значительно превосходит предыдущие предсказания.

Последствия для науки о черных дырах

Понимание ограничений и динамики столкновений черных дыр имеет решающее значение для углубления наших знаний об этих загадочных космических образованиях. Открытие высокоскоростных черных дыр может потенциально объяснить существование черных дыр, которые больше, чем предсказывают существующие теории.

При увеличении числа черных дыр, находящихся в движении, столкновения становятся более частыми, что приводит к образованию более массивных черных дыр. Это проливает свет на предельную массу ядра при коллапсе и позволяет получить ценные сведения о формировании и эволюции черных дыр.

Мощь суперкомпьютеров и численного моделирования

Для получения принципиально новых результатов Хили и Лусто использовали суперкомпьютер для проведения 1 381 полного численного моделирования столкновений двух черных дыр равной массы с противоположными спинами. В результате моделирования удалось определить максимальную скорость черных дыр после столкновения.

Расчеты показали, что максимальная скорость составляет 28 562 км/с, что эквивалентно более 100 млн. км/ч. Для сравнения: скорость убегания объекта, движущегося по Млечному пути, составляет всего 497 км/с, а самый быстрый из созданных человеком объектов - солнечный зонд Parker - достиг скорости 163 км/с.

Маловероятный сценарий и будущее исследований черных дыр

Хотя сценарий, использованный исследователями при моделировании, является маловероятным, понимание экстремальных ограничений столкновений черных дыр создает основу для будущих исследований. Определив границы этих событий, ученые смогут уточнить свои модели и предсказания, что в конечном итоге углубит наше понимание черных дыр и их поведения.

"В нашем исследовании была точно оценена предельная отдача, возникающая при высокоэнергетическом столкновении двух черных дыр. Экстраполяция на экстремальные вращения привела нас к оценке предельной отдачи в 28 562±342 километра в секунду, что ограничивает ее значением ниже 10% от скорости света". - Джеймс Хили и Карлос Лусто, Рочестерский технологический институт