Ученые обнаружили колебания пространства-времени, вызванные мощным столкновением двух гигантских черных дыр, которые сближались по спирали далеко за пределами Млечного Пути. Эти черные дыры, каждая массой более чем в 100 раз превышающее Солнце, начали вращаться друг вокруг друга в далеком прошлом и в итоге слились, образовав еще более массивный объект примерно в 10 миллиардах световых лет от Земли.
Это событие представляет собой наиболее массивное слияние черных дыр, когда-либо зарегистрированное детекторами гравитационных волн, и заставило физиков пересмотреть свои модели формирования столь колоссальных объектов. Сигнал был зафиксирован, когда достиг наземных детекторов, достаточно чувствительных, чтобы улавливать колебания пространства-времени в тысячи раз меньше ширины протона, пишет The Guardian.
Доказательство столкновения черных дыр поступило незадолго до 14:00 по британскому времени 23 ноября 2023 года, когда два детектора в США (штаты Вашингтон и Луизиана), управляемые Лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерваторией (LIGO), сработали одновременно. С тех пор время ученые обрабатывали полученные данные и воспроизводили слияние черных дыр.
Внезапное возмущение пространства-времени вызвало растяжение и сжатие детекторов на одну десятую секунды. Этот мимолетный момент запечатлел так называемую фазу «прощального звона» (ringdown), когда слившиеся черные дыры образовали новый объект, который «прозвенел», прежде чем успокоиться.
Анализ сигнала показал, что сталкивающиеся черные дыры имели массы в 103 и 137 солнечных масс и вращались примерно в 400 тысяч раз быстрее Земли, приближаясь к теоретическому пределу для подобных объектов.
Большинство черных дыр формируется, когда массивные звезды исчерпывают ядерное топливо и коллапсируют в конце своего жизненного цикла. Эти невероятно плотные объекты искривляют пространство-время настолько, что создают горизонт событий — границу, из-за пределов которой не может вырваться даже свет.
Физики предполагают, что слившиеся черные дыры сами были результатом более ранних слияний. Это объяснило бы их огромную массу и экстремальную скорость вращения, так как сливающиеся черные дыры имеют тенденцию сообщать вращение вновь образованному объекту.
Ученые зафиксировали около 300 слияний черных дыр по производимым ими гравитационным волнам. До сих пор самое массивное известное слияние породило черную дыру массой около 140 солнечных масс. Последнее же слияние привело к образованию объекта массой до 265 солнечных масс.
До создания первых детекторов гравитационных волн в 1990-х годах ученые могли наблюдать Вселенную только через электромагнитное излучение: видимый свет, инфракрасные и радиоволны. Гравитационно-волновые обсерватории предоставили новый взгляд на космос, позволив исследователям видеть события, которые ранее были от них скрыты.