GW231123 — гравитационный феномен: что скрывает черная дыра массой в 225 солнц?
Астрономы обнаружили слияние черных дыр, настолько массивное, что его не должно было быть
В конце 2023 года коллаборация LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) зафиксировала гравитационные волны от слияния двух черных дыр, в результате которого образовался объект массой около 225 солнечных. Это событие, обозначенное как GW231123, стало рекордным за всю историю наблюдений, превзойдя предыдущий максимум — слияние GW190521 с суммарной массой 140 солнечных.
Открытие не только расширяет границы астрофизики, но и ставит сложные вопросы перед теоретиками. Как могли образоваться столь массивные черные дыры в двойной системе? Возможно, перед нами результат каскадных слияний в плотных звездных скоплениях или даже проявление неизвестных механизмов формирования компактных объектов.
Эволюция гравитационно-волновой астрономии
Первый прорыв в этой области произошел в 2015 году, когда детекторы LIGO зарегистрировали сигнал GW150914 от слияния черных дыр с образованием объекта в 62 солнечных массы. С тех пор сеть обсерваторий, включая Virgo в Италии и KAGRA в Японии, обнаружила сотни подобных событий.
Однако GW231123 выделяется даже на этом фоне. Его параметры — рекордная масса, экстремальное вращение и сложная динамика — требуют пересмотра отдельных аспектов современной астрофизики.
Уникальные особенности события GW231123
Масса образовавшейся черной дыры (225 M☉) попадает в так называемую «пустыню масс» — диапазон, где черные дыры ранее практически не наблюдались. Согласно стандартным моделям звездной эволюции, объекты такой массы не могут возникать напрямую из коллапсирующих звезд из-за механизма парной нестабильности, который разрушает ядро перед образованием черной дыры. Это заставляет ученых рассматривать альтернативные сценарии, например, многократные слияния в плотных звездных скоплениях.
Еще одна необычная черта GW231123 — крайне высокая скорость вращения черных дыр перед столкновением. Анализ сигнала показал, что их спины близки к пределу, допустимому общей теорией относительности. Такая динамика значительно усложняет моделирование события, поскольку требует учета сложных релятивистских эффектов.
С технологической точки зрения регистрация GW231123 стала испытанием для детекторов LVK. Для точного восстановления параметров сигнала потребовались усовершенствованные алгоритмы, учитывающие нелинейные эффекты при слиянии быстро вращающихся черных дыр.
Теоретические вызовы и перспективы исследований
Открытие GW231123 активизировало дискуссии о происхождении массивных черных дыр. Одни исследователи предполагают, что они могли сформироваться в ранней Вселенной в условиях, отличных от современных звездных популяций. Другие рассматривают сценарии последовательных слияний в плотных средах, таких как ядра галактик или шаровые скопления.
Не исключено и более экзотическое объяснение — например, участие первичных черных дыр или влияние неизвестных физических процессов. Чтобы проверить эти гипотезы, коллаборация LVK продолжает углубленный анализ данных, а открытый доступ к информации через GWOSC позволит привлечь к работе независимые научные группы.
Событие GW231123 — не просто новый рекорд, а важный шаг в понимании эволюции черных дыр. Оно демонстрирует, что даже после сотен зарегистрированных слияний природа способна преподносить сюрпризы, выходящие за рамки существующих теорий. Как отметил Дэйв Рейтце из LIGO, гравитационные волны продолжают раскрывать фундаментальные тайны Вселенной. Ближайшие годы, с улучшением чувствительности детекторов и развитием теоретических моделей, несомненно, принесут новые открытия в этой стремительно развивающейся области науки.