Гравителескоп LIGO увидел первое слияние "нормальных" черных дыр
Детекторы гравитационных волн LIGO поймали первый в истории всплеск колебаний ткани пространства-времени, порожденных слиянием "обычных", относительно небольших черных дыр, говорится в статье, направленной к публикации в Astrophysical Journal Letters.
"Эта система на текущий момент является самой легкой из тех, которые нам удалось обнаружить в рамках программы Advanced LIGO. Одна из черных дыр в 12 раз тяжелее Солнца, а другая – примерно в 7 раз, и обе эти массы вполне укладываются в те значения, которые были получены при наблюдениях за ренгтеновскими двойными звездами, что впервые позволяет нам сравнить данные LIGO с наблюдениями в электромагнитном спектре", — заявили ученые.
Детектор гравитационных волн LIGO был построен в 2002 году по проектам и планам, которые были разработаны Кипом Торном, Райнером Вайссом и Рональдом Древером в конце 80 годов прошлого века. На первой стадии своей работы, длившейся 8 лет, LIGO не удалось обнаружить "эйнштейновские" колебания пространства-времени, после чего детектор был отключен и последующие 4 года ученые потратили на его обновление и повышение чувствительности.
Эти усилия оправдали себя – в сентябре 2015 года, фактически сразу после включения обновленного LIGO, ученые обнаружили всплеск гравитационных волн, порожденных сливающимися черными дырами общей массой в 53 Солнца. В 2016 году российские и зарубежные участники проекта открыли еще два следа слияния черных дыр, а в этом году – два других подобных события и всплеск, рожденный слиянием нейтронных звезд.
Все пять всплесков гравитационных волн, открытых LIGO, обладают одной интересной чертой – они все были порождены объектами, чья масса в 2-3 раза выше, чем у черных дыр, открытых в двойных или тройных системах звезд в Млечном Пути и соседних галактиках. Ученые пока не знают, как формируются столь тяжелые черные дыры, и могут ли они в принципе возникать в результате гравитационного коллапса даже очень больших звезд.
Как отмечают участники LIGO, все сомнения в том, что и "обычные" черные дыры меньших масс тоже могут участвовать в подобных событиях, рассеялись ранним утром 8 июня этого года, когда оба детектора обсерватории зафиксировали колебания, порожденные слиянием пары черных дыр, удаленных от Земли примерно на 1,1 миллиарда световых лет.
Сигнал от этого события был необычно мощным, хорошо заметным для глаза даже без очистки данных от шумов, что фактически спасло это открытие от забвения – в этот же самый момент времени команда LIGO проводила калибровку зеркал детектора в Хэнфорде, пытаясь повысить его чувствительность, и автоматические системы регистрации сигнала не работали.
Вдобавок, высокая мощность сигнала позволила ученым не только очень точно вычислить массы и другие свойства черных дыр, но и сузить зону, в которой они предположительно находятся, до очень узкой полоски на небе даже без помощи европейского детектора VIRGO, который был включен только через месяц после этого события. Как отмечают физики, она находится на северной половине небесной сферы и занимает площадь, эквивалентную примерно двум небольшим созвездиям.
Открытие столь небольших черных дыр, как отмечает команда LIGO, будет особенно интересно для астрофизиков, так как теперь у них появилась возможность изучать свойства "обычных" черных дыр, десятки которых были открыты в последние годы в так называемых рентгеновских двойных звездах.
К примеру, наблюдения за этим событием, получившем имя GW170608, позволяют говорить о том, что черные дыры в таких системах имеют околонулевую скорость вращения вокруг своей оси. Это ставит под сомнение ряд теорий, описывающих то, как рождаются такие пары бывших звезд.
В конце августа этого года LIGO прекратил свою работу и ушел в очередной "отпуск", после завершения которого в конце 2018 года чувствительность детекторов вырастет до такого уровня, что, как надеются физики, они будут находить подобные события почти каждую неделю. Их изучение поможет понять, как возникают пары черных дыр и как их слияния влияют на жизнь галактик и скоплений звезд.