Исследование показало, что происхождение черных дыр раскрывается в их вращении
Вращение черной дыры меняется, когда она достигает определенной массы, что позволяет предположить, что она могла образоваться в результате серии многочисленных предыдущих слияний
Исследование, проведенное учеными из Кардиффского университета, проверяет идею о том, что многие из наблюдаемых астрономами черных дыр многократно сливались в густонаселенных средах, содержащих миллионы звезд.
Группа ученых изучила общедоступный каталог 69 гравитационно-волновых событий с участием двойных черных дыр, обнаруженных Лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерваторией (LIGO) и обсерваторией Virgo, на предмет подсказок об этих последовательных слияниях, которые, по их мнению, создают черные дыры с характерными паттернами спина (вращения).
Они обнаружили, что вращение черной дыры меняется, когда она достигает определенной массы, что позволяет предположить, что она могла образоваться в результате серии многочисленных предыдущих слияний.
Исследование показывает, как измерения спина могут раскрыть историю формирования черной дыры, и предлагает шаг вперед в понимании разнообразного происхождения этих астрофизических явлений.
«Поскольку мы наблюдаем больше слияний черных дыр с помощью детекторов гравитационных волн, таких как LIGO и Virgo, становится все яснее, что черные дыры демонстрируют различные массы и спины, что позволяет предположить, что они могли образоваться разными способами. Однако определение того, какой из этих сценариев формирования является наиболее распространенным, оказалось сложной задачей», — говорит ведущий автор Фабио Антонини из Школы физики и астрономии Кардиффского университета.
Команда обнаружила в данных о гравитационных волнах четкий порог массы, при котором вращение черных дыр последовательно изменяется.
По их словам, эта закономерность согласуется с существующими моделями, которые предполагают, что черные дыры образуются в результате повторяющихся столкновений в скоплениях, а не в других средах, где распределение спина иное.
Этот результат подтверждает надежную и относительно независимую от модели сигнатуру для идентификации подобных черных дыр, что до сих пор было сложно подтвердить.
«Наше исследование дает нам мощный, основанный на данных способ определения происхождения истории формирования черной дыры, показывая, что способ ее вращения является убедительным индикатором ее принадлежности к группе черных дыр большой массы, которые образуются в густонаселенных звездных скоплениях, где небольшие черные дыры неоднократно сталкиваются и сливаются друг с другом».
Исследование теперь поможет астрофизикам дополнительно усовершенствовать компьютерные модели, имитирующие образование черных дыр, помогая сформировать способ интерпретации будущих результатов обнаружения гравитационных волн.
Статья была опубликована в журнале Physical Review Letters.