Обсерватории LIGO и Virgo зафиксировали самый мощнейший сигнал гравитационных волн, регистрировавшийся до нынешнего денька. Источником действия стали две темные дыры, слившиеся воедино и породившие еще большего гравитационного монстра, при всем этом энергия, высвободившаяся при столкновении, эквивалентна 8 массам Солнца. Результаты наблюдений и выводы ученых размещены в 2-ух исследовательских работах в журнальчиках Physical Review Letters и Astrophysical Journal Letters.
«Это было не щебетанием, которое мы обычно обнаруживаем, а реальным «взрывом». Это самый мощнейший сигнал, который лицезрели Virgo и LIGO», – ведает Нельсон Кристенсен, ученый команды Virgo из Французского государственного центра научных исследовательских работ (CNRS).
Смоделированные темные дыры, породившие событие GW190521, перед слиянием. Credit: Deborah Ferguson, Karan Jani, Deirdre Shoemaker, Pablo Laguna, Georgia Tech, MAYA Collaboration
Невзирая на кажущуюся нескончаемую пустоту, Вселенная гудит от активности гравитационных волн. Эти колебания, вызванные самыми экстремальными астрофизическими явлениями, сотрясают ткань (мед. система клеток и межклеточного вещества, объединённых общим происхождением, строением и выполняемыми функциями) пространства-времени, подобно гулу галлактического колокола.
Сигнал от 1-го из таковых событий, получивший обозначение GW190521, был пойман 21 мая 2019 года. Он имел весьма маленькую длительность, наименее одной десятой секунды, и пришел к нам с расстояния приблизительно в 5 гигапарсек, что делает его одним из самых дальних источников гравитационных волн, найденных до сего времени.
Касаемо объектов, породивших гравитационные волны, то на базе массивного набора современных вычислительных инструментов и моделирования ученые узнали, что GW190521, быстрее всего, был сотворен в итоге слияния пары темных дыр с необыкновенными качествами.
«На нынешний денек практически любой подтвержденный сигнал гравитационных волн был получен в итоге слияния 2-ух темных дыр либо 2-ух нейтронных звезд. Это событие, по-видимому, является самым «мощным» на нынешний денек, в нем участвуют две крутящиеся темные дыры, которые приблизительно в 85 и 66 раз «тяжелее» Солнца», – говорят участники наблюдений.
Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория LIGO. Credit: Caltech.edu
Команды LIGO и Virgo смогли измерить спин каждой темной дыры и нашли, что по мере приближения друг к другу наклон оси их собственного вращения изменялся, приводя к прецессии их орбит.
По расчетам ученым, в итоге слияния образовалась темная дыра с массой около 142 солнечных, и высвободилось большущее количество энергии, которое распространилось по Вселенной в виде гравитационных волн.
В разрыве масс
Неповторимо огромные массы 2-ух темных дыр, также итог их слияния поднимают огромное количество вопросцев относительно образования таковых объектов.
Все темные дыры, наблюдаемые на нынешний денек, попадают под одну из 2-ух категорий: темные дыры звездных масс, которые «весят» в пару раз – 10-ов раз больше Солнца и, как считается, образуются при погибели мощных звезд; либо сверхмассивные темные дыры, такие как расположенная в центре Млечного Пути.
Но темная дыра с массой 142 солнечных, образованная в итоге слияния GW190521, находится в промежном спектре меж этими 2-мя классами объектов – 1-ая из когда-либо найденных в собственном роде.
Эволюция темных дыр, породивших событие GW190521. Credit: Deborah Ferguson, Karan Jani, Deirdre Shoemaker, Pablo Laguna, Georgia Tech, MAYA Collaboration
Две темные дыры-прародительницы также кажутся неповторимыми по своим характеристикам. Они так массивны (66 и 85 масс Солнца), что одна либо обе из их, может быть, не образовались из коллапсирующей звезды, как большая часть темных дыр звездной массы.
Согласно физике звездной эволюции, в протяжении большего времени жизни звезды давление фотонов и газа в ее ядре дозволяет ей противостоять гравитации, толкающей ее к «схлопыванию». Но опосля того, как ядро громоздкого светила начинает создавать томные элементы, оно больше не может создавать достаточное давление, чтоб поддерживать наружные слои. Это приводит к коллапсу звезды во взрыве, именуемом сверхновой, который при определенных критериях оставляет опосля себя черную дыру.
Этот процесс может разъяснить, как звезды с массой 130 солнечных могут создавать темные дыры массой до 65 солнечных. Но для наиболее «томных» объектов возникает явление, известное как «парная непостоянность», и коллапсирующая звезда не обязана создавать черную дыру с массой от 65 до 120 солнечных – спектр, узнаваемый как «разрыв масс парной непостоянности».
«Тот факт, что мы лицезреем черную дыру в этом разрыве, принудит астрофизиков задуматься и попробовать узнать, как появились эти объекты», – гласит Нельсон Кристенсен, директор лаборатории Артемиды в Обсерватории Ниццы во Франции.
Художественное представление темных дыр, породивших событие GW190521. Credit: Deborah Ferguson, Karan Jani, Deirdre Shoemaker, Pablo Laguna, Georgia Tech, MAYA Collaboration
Одна из способностей – это иерархическое слияние, при котором две начальные темные дыры сами могли образоваться в итоге слияния 2-ух наименьших темных дыр, а потом мигрировать и в итоге повстречаться вместе.
«GW190521 поднимает больше вопросцев, чем дает ответов. Исходя из убеждений открытий и физики – это весьма захватывающее событие», – заключил Алан Вайнштейн, ученый команды LIGO из Калифорнийского технологического института (США (Соединённые Штаты Америки — государство в Северной Америке)).
Источник: