Чорні діри можуть зростати за рахунок інших дірок

Опубликованно 13.04.2018 02:03

У кульових скупченнях зірок чорні діри можуть стикатися і зливатися багаторазово, збільшуючись таким чином в розмірах. Такий результат випливає з розрахунків, опублікованих командою на чолі з Карлом Родрігесом (Carl Rodriguez) з Массачусетського технологічного інституту. Перевірити нову модель допоможуть майбутні спостереження гравітаційних хвиль.

Як відомо, гравітаційні хвилі, зафіксовані земними детекторами вже шість разів, були породжені злиттям чорних дірок (в одному випадку — нейтронних зірок). Два таких об'єкти звертаються навколо загального центру мас, утворюючи подвійну систему. Поступово вони наближаються один до одного, і нарешті зіштовхуються і зливаються. Раніше астрономи вважали, що виникає в результаті нової чорної діри історія зіткнень на цьому закінчується. Тепер з'ясовується, що це не так.

Звичайно, в окремо взятій чорної діри, що пливе по просторах космосу, немає практично ніяких шансів зіткнутися з "соплеменницей". Однак існують місця, просто багаті цими загалом досить рідкісними об'єктами. Це, зокрема, кульові скупчення зірок. Вони є в більшості галактик. У Чумацькому Шляху їх близько двохсот (причому найближче знаходиться в 7 тисячах світлових років від Землі), а у великих еліптичних галактиках кульових скупчень може бути і сотні тисяч.

Світила в цих кулях дуже давні, і найбільші з них вже встигли вибухнути як наднові і перетворитися в чорні діри.

"Ми вважаємо, що ці кластери утворилися з сотнями або тисячами чорних дір, які швидко опустилися в центр [скупчення], — пояснює Родрігес. — Ці скупчення — це, по суті, заводи для [виготовлення] чорних дір, де у вас так багато чорних дір, які зосереджені в невеликій області простору, що дві чорні діри можуть злитися і створити більш масивну чорну діру. Тоді ця нова чорна діра може знайти іншого супутника і знову злитися".

До висновку про багаторазових злиття авторів призвело моделювання на суперкомп'ютері. Дослідники варіювали радіус скупчення, металлічность зірок і число світил (від 200 тисяч до двох мільйонів). Також вони враховували еволюцію зірок, в кінцевому рахунку приводить до утворення чорних дір.

Коли група Родрігеса змоделювала ситуацію з використанням теорії Ейнштейна, вчені виявили, що щонайменше у 20% утворилися подвійних систем чорних дір один або обидва компоненти - плід попереднього злиття.

Важливо, що ця модель піддається перевірці. Деякі з чорних дір другого покоління повинні мати масу від 50 до 130 сонячних, а такі об'єкти не можуть утворитися так само, як звичайні чорні діри (в результаті вибуху наднової). Тому, якщо детектори гравітаційних хвиль засічуть подібні тіла, висновки Родрігеса і команди можна буде вважати непідтвердженими.

Категория: Технологии