LIGO и Virgo обнаруживают столкновение между черной дырой и "загадочным объектом"
Несколько месяцев назад LIGO и VIRGO обнаружили новые гравитационные волны, излучаемые слиянием двух объектов, один из которых был в 2,6 раза массивнее Солнца. Другими словами, это может быть самая тяжелая нейтронная звезда, когда-либо обнаруженная ... или самая легкая известная черная дыра.
Когда они умирают из-за недостатка топлива, самые массивные звезды рушатся под собственной гравитацией, оставляя за собой черную дыру. Чуть менее массивные звезды, с другой стороны, взрываются в сверхновую и оставляют после себя нейтронную звезду. Представьте себе тело диаметром несколько километров и плотностью около миллиарда тонн.
Но вот в чем дело. Теоретически, нейтронная звезда, очевидно, не может превышать 2,5 солнечных масс. С другой стороны, самая легкая из когда-либо зарегистрированных черных дыр имеет около пяти солнечных масс. Вопрос, который исследователи задавали на протяжении десятилетий, заключается в следующем: какой тип объекта мы получаем в этом «разрыве массы»?
Обнаружение объекта с 2,6 солнечными массами
14 августа 2019 года детекторы LIGO (США) и VIRGO (Италия) зафиксировали новые гравитационные волны.
Согласно исследованию, опубликованному в Astrophysical Journal, они были выпущены на расстоянии 800 миллионов световых лет от слияния двух объектов. Одна из них была черной дырой с 23 солнечными массами, а другая была объектом с 2,6 солнечными массами. Другими словами, объект, который включал в себя эту знаменитую «разницу масс». Но тогда какова была его природа?
"Мы ждали решения этой загадки десятилетиями, - говорит Вики Калогера, профессор Северо-Западного университета. Мы не знаем, была ли это самая тяжелая нейтронная звезда или самая легкая черная дыра. В любом случае он только что побил рекорд!".
Дело в том, что наличие этого объекта нельзя объяснить, не бросив вызов нашему пониманию чрезвычайно плотной материи или тому, что мы знаем об эволюции звезд.
Как отмечает Педро Марронетти из Национального научного фонда (NSF), "это наблюдение является еще одним примером трансформирующего потенциала поля гравитационной волновой астрономии, которая проливает свет на новые идеи при каждом новом обнаружении".
Черная дыра 25 солнечных масс
Тем не менее это космическое слияние, получившее название GW190814, породило новый объект: черную дыру примерно в 25 раз массивнее Солнца (часть слившейся массы была преобразована в виде волн из-за взрыва).
Также обратите внимание, что до слияния массы двух объектов отличались в 9 раз. Это на сегодняшний день самое экстремальное массовое соотношение, зафиксированное для такого события.
Наконец, если бы "загадочный объект" действительно был нейтронной звездой, мы бы, наконец, стали свидетелями нашего первого слияния нейтронная звезда / черная дыра. До сих пор регистрировались только слияния между нейтронными звездами и между черными дырами.
Но откуда мы это знаем? Единственный способ - определить другие подобные события.
"Это первый взгляд на то, что может быть совершенно новой популяцией компактных бинарных объектов", - говорит Чарли Хой, член научного сотрудничества LIGO. Что действительно волнует, так это то, что это только начало. По мере того как сенсоры будут становиться все более чувствительными, мы будем видеть еще больше таких сигналов в будущем.
И наоборот, как отмечает также Патрик Брэди из Университета Висконсина и представитель научного сотрудничества LIGO, этот массовый разрыв может фактически не существовать вообще, а просто быть результатом ограничений наших возможностей наблюдения. "Время и другие наблюдения скажут нам об этом", - заключает он.