„Pool“ černých děr může vysvětlit podivné aspekty sloučení černých děr v roce 2019

V roce 2019 spolupráce LIGO/VIRGO zachytila ​​signál gravitační vlny ze sloučení černých děr, který se ukázal být jednou z knih rekordů. Nazvaný ‚GW190521‘ byl nejhmotnější a nejdále dosud detekovaný, produkoval dosud nejenergičtěji detekovaný signál, který se v datech jevil jako „hlasitější“ než obvyklé „cvrlikání“.

Kromě toho byla nová černá díra, která vznikla spojením, asi 150krát silnější než hmotnost našeho Slunce, díky čemuž je GW190521 prvním přímým pozorováním středně hmotné černé díry. Ještě zvláštnější je, že dvě černé díry, které se spojily, byly uzavřeny na eliptické (ne kruhové) dráze a jejich rotační osy byly v porovnání s těmito dráhami nakloněny více než obvykle.

Fyzikové nemají rádi nic jiného, ​​než předložit zajímavou hádanku, která se okamžitě nezdá, že by zapadala do dobře zavedené teorie, a GW190521 jim právě to poskytl. Nové teoretické simulace naznačují, že všechny tyto podivné aspekty lze vysvětlit přítomností jediné, třetí černé díry, která poráží poslední tanec binárního systému, aby vytvořila „nepořádný tanec“. nový papír Publikováno v časopise Nature.

jak jsme my Zmínil jsem se dříve21. května 2019 zachytily detektory spolupráce výmluvný signál binárního sloučení černé díry: čtyři krátké vibrace trvající méně než desetinu sekundy. Čím kratší je signál, tím masivnější jsou černé díry, které se spojují – v tomto případě 85 a 66 hmotností Slunce. Černé díry se sloučily a vytvořily novou černou díru větší než asi 142 hmotností Slunce, přičemž v procesu vyzařovaly ekvivalent osmi hmotností Slunce – detektory tedy zachytily silný signál.

Co udělalo tuto událost tak neobvyklou, je to, že měření 142 hmotností Slunce leží uprostřed toho, co je známé jako „hmotnostní mezera“ černých děr. Většina těchto objektů spadá do dvou skupin: černé díry s hvězdnou hmotností (v rozmezí od několika hmotností Slunce po desítky hmotností Slunce) a superhmotné černé díry, jako jsou ty uprostřed naší Mléčné dráhy (v rozmezí stovek tisíc až miliard slunečních hmotností). První z nich je způsobena smrtí masivních hvězd při kolapsu supernovy v jejím jádru, zatímco proces formování druhé zůstává záhadou.

Skutečnost, že předchůdce černé díry vážil 85 hmotností Slunce, je také neobvyklá, protože je v rozporu se současnými modely hvězdného vývoje. Typy hvězd, které by daly vzniknout černým dírám o hmotnosti 65 až 135 Sluncí, by se neukázaly jako supernovy, a proto by neskončily jako černé díry. Místo toho se tyto hvězdy stanou nestabilními a ztratí velkou část své hmoty. Teprve pak se z nich stane supernova — ale výsledkem bude černá díra o hmotnosti menší než 65 hmotností Slunce.