Такого никто не предвидел: учёные впервые обнаружили систему из трёх чёрных дыр
Китайские астрономы сделали открытие, которое способно внести коррективы в представления об эволюции чёрных дыр. Они впервые получили наиболее убедительные доказательства обнаружения тройной системы из этих самых загадочных объектов во Вселенной.
Художественное представление тройной системы чёрных дыр. Источник изображения:SHAO
Три связанных гравитацией объекта в пространстве — это почти всегда нестабильность орбит, что заканчивается либо столкновением, либо выбрасыванием «третьего лишнего» из системы. Три объекта могут оставаться стабильными только в том случае, когда тесная пара из них отдалена от третьего участника системы. Уже обнаружено множество примеров тройных систем для звёзд, но для чёрных дыр такие системы пока в диковинку, что неудивительно — они не видны, что затрудняет идентификацию в принципе.
Намного проще стало получать сигналы от слияний чёрных дыр с появлением гравитационно-волновых обсерваторий. Это сразу дало целый спектр обнаружений двойных систем из этих объектов, закончивших существование слиянием или подошедших вплотную к этому рубежу. Обнаружено примерно 300 таких событий, и одно из них — GW190814 — особенно заинтересовало учёных из Китая. Точнее, они разглядели в нём нечто необычное и досконально покопались в физике явления, что привело к удивительному открытию.
«Это открытие показывает, что двойные чёрные дыры в GW190814, возможно, сформировались не изолированно, а были частью более сложной гравитационной системы, что позволяет лучше понять пути формирования двойных чёрных дыр, — поясняет астроном Вэнь-Бяо Хань (Wen-Biao Han) из Китайской академии наук. — Это первое международное открытие, подтверждающее существование третьего компактного объекта в событии слияния двойных чёрных дыр».
В процессе самостоятельного анализа данных по GW190814, собранных коллаборацией LIGO-Virgo-KAGRA, китайские исследователи обнаружили признаки аномального ускорения, что указало на возможное присутствие третьей чёрной дыры.
Следует сказать, что само по себе событие GW190814 — слияние пары чёрных дыр — было неординарным. Обычно сливаются две чёрные дыры примерно одинакового размера. Но не в этом случае. Одна из ЧД была очень маленькой — на грани превращения звезды в нейтронную, а масса второй превышала солнечную в 23 раза. Учёные заподозрили, что столь разные по калибру объекты могли оказаться рядом только в исключительном случае, например, если были захвачены третьей чёрной дырой значительно большей массы. В таком случае тесная пара должна была демонстрировать признаки ускорения, что и должно было найти отражение в данных гравитационно-волнового наблюдения.
Китайцы создали модель такого поведения тройной системы и сравнили её с наблюдениями по GW190814. Согласно модели, данные указывают на то, что ускорение в направлении прямой видимости составляет 0,0015 от скорости света в вакууме с уровнем достоверности около 90 %, что свидетельствует о наличии третьей чёрной дыры, которая до этого не учитывалась.
Этот результат может означать, что слияние чёрных дыр может происходить, по крайней мере в некоторых случаях, при гораздо более сложных обстоятельствах, чем мы предполагали. Возможно, в данных есть и другие намёки на подобные сложные взаимодействия, которые ждут, когда кто-нибудь разработает инструменты для их выявления.
Кроме того, это открытие предоставляет дополнительные доказательства о сериях слияний, в результате которых чёрные дыры эволюционируют от объектов звёздной массы до сверхмассивных. Новые наблюдения принесут ещё больше данных о подобных процессах, ожидающих своих открытий.
