Как появляются самые крупные черные дыры?
Черные дыры — одни из самых таинственных объектов во вселенной, и ученые давно пытаются выяснить, как именно они появляются на свет. Портал space.com рассказал о научной работе, открывшей нечто новое о рождении самых крупных черных дыр.
Ученые обнаружили, что самые крупные черные дыры во вселенной могут формироваться в самых плотных звездных регионах — т.н. глобальных кластерах, где регулярно происходят жесткие столкновения.
Авторы научной работы, опубликованной в журнале Nature Astronomy, пришли к этому выводу, изучая гравитационные волны — колебания в пространстве-времени. Они появляются при мощных столкновениях и слияниях черных дыр, а на Земле их можно засечь с помощью чувствительных детекторов, таких как LIGO, KAGRA и Virgo.
Для того, чтобы получить данные, команда ученых рассмотрела 153 инцидента слияния черных дыр, задокументированных в архиве наблюдений LIGO-Virgo-KAGRA. Они хотел выяснить, как именно формируются самые тяжелые черные дыры: в результате повторных слияний более крупных дыр, или прямо в результате коллапса массивных звезд.
Анализ гравитационных волн и происхождения большинства крупных черных дыр показал, что их можно разделить на две отдельные популяции. Дыры с меньшей массой обычно рождаются, когда огромные звезды погибают во взрыве сверхновой, а их ядра терпят гравитационный коллапс. Но есть и другая категория дыр — по их вращению можно предположить, что они, вероятно, сформировались в результате повторных слияний черных дыр поменьше, происходивших в плотных скоплениях звезд.
Как раз последний факт и удивил авторов работы. Если анализ верен, то его итоги можно считать подтверждением давней теории о «разрыве массы», связанной со смертью звезд. Она утверждает, что крупнейшие звезды в момент гибели не превращаются в черные дыры — они становятся сверхновыми и взрываются с такой силой, что от них не остается вообще ничего.
А это, в свою очередь, намекает на то, что существует некий «запретный» порог массы для черных дыр, рожденных из разрушенных звезд — об этом свидетельствует тот факт, что очень большие звезды уничтожаются до того, как черные дыры могут сформироваться. По мнению авторов научной работы, порог составляет примерно 45 солнечных масс. Более тяжелые дыры, скорее всего, формируются путем слияния.
Исследователи надеются, что свежие данные помогут им лучше изучить гибель крупных звезд и то, как ведут себя космические объекты, оказывающиеся в более плотных регионах вселенной.