Подтверждены два случая слияния черной дыры и нейтронной звезды
В январе 2020 года астрономы косвенно "наблюдали" слияние черной дыры, поглощающей мертвую звезду, под воздействием гравитационных волн, генерируемых во время этого невероятного космического танца. Десять дней спустя они зафиксировали свидетельства второго события, произошедшего в другом и далеком секторе космоса.
LIGO (США) и VIRGO (Италия) являются крупнейшими в мире детекторами гравитационных волн. Они обнаруживают их с помощью лазерной интерферометрии. Конкретно говоря, два очень массивных объекта, приближающихся друг к другу в пространстве, создают пульсации в ткани пространства-времени. Эти пульсации непрерывно распространяются по космосу, иногда достигая нашей планеты. Если это так, то эти волны будут попеременно сжимать и растягивать все, чего они коснутся, включая свет от мощных лазеров, разделяющих специальные зеркала в детекторах. Эти эффекты невероятно тонкие, но они выдают прохождение гравитационных волн.
В сентябре 2015 года эти два инструмента обнаружили первые пульсации в ткани пространства-времени: сигналы, порожденные слиянием двух черных дыр. С тех пор было зафиксировано больше событий, поскольку чувствительность приборов была усовершенствована. В одних случаях речь шла о других черных дырах, в других - о нейтронных звездах. Но как насчет пар черных дыр и нейтронных звезд?
Астрономы давно подозревали о существовании таких событий, но до сих пор слияния с участием этих двух типов невероятно массивных объектов ускользали от нас. А без прямых доказательств подтвердить эти догадки было невозможно.
Первое обнаружение слияния нейтронной звезды с черной дырой произошло 5 января 2020 года. Установка LIGO в Хэнфорде, штат Вашингтон, в это время была временно отключена, но сигнал можно было обнаружить с установки в Ливингстоне, штат Луизиана. Детектор VIRGO в Италии также обнаружил слабый сигнал.
Затем, десять дней спустя, они обнаружили второе подобное событие, произведенное в другой области. Хэнфордская площадка, на этот раз действующая, также заметила слияние. "Это первый случай, когда мы смогли обнаружить столкновение нейтронной звезды и черной дыры в любой точке Вселенной", — сказал Патрик Брэди из Университета Висконсин-Милуоки и представитель коллаборации LIGO.
Об этих "больших открытиях" сообщается в статье, опубликованной во вторник в журнале .
Анализируя изменения частоты гравитационных волн, астрофизики смогли определить свойства этих сталкивающихся объектов.
В первом, чуть более отдаленном событии, черная дыра была в 7,4-10,1 раза массивнее Солнца, а нейтронная звезда - примерно в два раза массивнее. Столкновение произошло на расстоянии около 900 миллионов световых лет от Земли. Во втором событии участвовала черная дыра от 3,6 до 7,5 раз массивнее Солнца и нейтронная звезда примерно в 1,5 раза массивнее.
Что касается того, как эти системы образуются, исследователи все еще задаются вопросом. Возможно, что в этих бинарных парах когда-то участвовали не две звезды, вращающиеся друг вокруг друга с достаточной массой. В конце жизни более массивная из них превратилась в черную дыру, а другая оставила после себя нейтронную звезду.
В качестве альтернативы можно предположить, что эти нейтронные звезды и черные дыры формировались по отдельности, а затем дрейфовали навстречу друг другу, образуя бинарную систему. Такой тип сближения более вероятен в шаровых скоплениях, где плотность звезд гораздо выше, отмечают авторы.
Будущие открытия других слияний должны пролить свет на эту тему для астрофизиков. В настоящее время установка VIRGO проходит модернизацию, которая повысит ее чувствительность. Следующий раунд наблюдений LIGO и VIRGO, как ожидается, начнется не ранее июня 2022 года.