Астрономы впервые зафиксировали признаки сплюснутой орбиты у черных дыр

Ученые впервые нашли следы необычной орбиты у пары сталкивающихся черных дыр. Анализ данных гравитационно-волновых обсерваторий LIGO и Virgo показал, что эти объекты двигались не по идеальному кругу, как обычно, а по сплюснутой, овальной траектории. Такой тип орбит — крайняя редкость и может многое рассказать о том, как вообще формируются системы черных дыр. Результаты работы опубликованы в Physical Review D.

Когда орбита не круглая

Большинство двойных звезд и черных дыр, которые долго вращаются друг вокруг друга, со временем переходят на почти идеальные круговые орбиты. Но если орбита остается вытянутой, значит, пара сформировалась относительно недавно — возможно, после столкновения или «знакомства» в тесной звездной среде.

«Это ключ к разгадке того, где и почему рождаются пары черных дыр, которые мы видим с помощью гравитационных волн», — объясняет доктор Изобель Ромеро-Шоу из Института гравитационных исследований Кардиффского университета

История одного столкновения

Обнаруженное событие, получившее индекс GW200208_222617, стало одним из немногих, где заметны признаки эксцентричности — то есть орбиты, не похожей на круг. Международная команда смоделировала несколько возможных сценариев и пришла к выводу: эта пара черных дыр, скорее всего, возникла не в одиночестве, а в тесном звездном окружении — например, в плотном скоплении или в тройной системе, где на них могла повлиять третья звезда.

«Если орбита сплюснута, это означает, что двойная система образовалась недавно или подверглась воздействию чего-то извне — газа, соседней звезды или другой черной дыры», — поясняет Ромеро-Шоу.

Такие столкновения — редкие подсказки о жизни черных дыр. Они помогают понять, как эти массивные объекты находят друг друга и почему сливаются.

Почему это открытие важно

Обнаружение вытянутых орбит меняет взгляд на происхождение многих двойных систем. Если хотя бы одна пара черных дыр сформировалась в плотном скоплении, значит, значительная часть других могла появиться там же.

«Если уверенно зафиксировано одно эксцентричное событие, это говорит о том, что, возможно, множество других черных дыр прошло через тот же путь эволюции», — отмечает Ромеро-Шоу.

Другими словами, открытие может помочь астрономам выяснить, где во Вселенной чаще всего происходят такие катастрофические столкновения — в одиночных звездных системах или в «многоэтажных» космических районах, где звезды живут скученно.

Чтобы окончательно подтвердить редкую форму орбиты, нужно больше подобных наблюдений. Но если выводы подтвердятся, это будет одним из первых прямых доказательств того, что не все черные дыры рождаются и живут в одиночестве.

«Эксцентриситет — как отпечаток пальца, по которому можно понять, что эти черные дыры не жили в одиночку. Он показывает, что Вселенная — не тихое место, а полная столкновений и взаимодействий среда», — объясняет Ромеро-Шоу.