Уточнены массы пока самых тяжелых черных дыр, найденных по гравитационным волнам

Астрофизики обнаружили, что зафиксированный в 2023 году мощный всплеск гравитационных волн GW231123 был порожден парой рекордно тяжелых черных дыр, одна из которых была тяжелее Солнца в 100 раз, а другая - в 140 раз. И та, и другая оценка их массы позволяет отнести эти объекты к числу экзотических "черных дыр промежуточной массы", сообщила пресс-служба американского Калифорнийского технологического института (Калтех).

"Это самая тяжелая пара черных дыр, которые мы наблюдали при помощи детекторов гравитационных волн, и ее открытие крайне сложно объяснить в рамках текущих теорий, описывающих процесс формирования черных дыр. Столь тяжелые объекты не могут возникать в результате эволюции звезд, и пока мы предполагаем, что эти "тяжеловесы" возникли в результате серии слияний нескольких менее крупных черных дыр", - пояснил профессор Кардиффского университета Марк Хэннэм, чьи слова приводит пресс-служба Калтеха.

Как отмечают ученые, астрономы со всего мира в последние несколько десятилетий пытаются обнаружить в пределах нашей Галактики и в других областях космоса так называемые черные дыры промежуточной массы. Так ученые называют объекты с массой в несколько сотен или тысяч Солнц, которые значительно крупнее черных дыр звездного происхождения, но при этом они на несколько порядков уступают по массе сверхмассивным черным дырам в центре галактик.

Как считают некоторые теоретики, эти объекты играли важную роль в эволюции сверхмассивных черных дыр в первые эпохи существования Вселенной, что объясняет то, как им удалось очень быстро набирать массу. За последние годы ученые открыли сразу несколько кандидатов на эту роль, чья природа и свойства пока обсуждаются научным сообществом. В частности, в мае 2021 года детекторы LIGO и ViRGO обнаружили всплеск GW190521, который был порожден слиянием двух черных дыр, чьи массы превышали солнечную в 85 и 65 раз.

Рекордно тяжелые черные дыры

В ноябре 2023 года ученые зафиксировали еще один мощный всплеск гравитационных волн, GW231123, предположительно порожденный одной или двумя черными дырами промежуточной массы. Последующий анализ данных сразу с трех детекторов гравитационных волн - американского LIGO, европейского ViRGO и японского KAGRA - помог физикам определить массы объектов, породивших данное событие, а также вычислить скорость их вращения.

Эти расчеты показали, что в рамках события GW231123 возникла черная дыра, чья масса примерно в 225 раз выше солнечной, что является рекордом на текущий момент времени. Она возникла в результате слияния черных дыр промежуточной массы, одна из которых была в 100 раз тяжелее Солнца, а другая - в 140 раз, что также является рекордно высокими показателями. При этом ученые обнаружили, что оба объекта вращались с очень высокой скоростью, близкой к пределу, допустимому с точки зрения теории относительности Эйнштейна.

"Данные черные дыры вращались очень быстро, со скоростью, очень близкой к максимально допустимым значениям. Это делает данный всплеск гравитационных волн еще более сложным для интерпретации и моделирования. По этой причине он станет одним из самых интересных инструментов для разработки и проверки новых теорий", - подытожил доцент Бирмингемского университета Грегорио Карулло, чьи слова приводит пресс-служба Калтеха.