Ученые впервые измерили скорость черной дыры, отброшенной от места слияния
Коллектив ученых впервые измерил скорость и направление движения новорожденной черной дыры, которая была отброшена от места слияния двух родительских черных дыр. Это стало возможным благодаря анализу гравитационных волн, порожденных этим мощным событием. Данное достижение знаменует собой первое в истории полное измерение эффекта отдачи черной дыры и происходит почти через десять лет после первой регистрации гравитационных волн.
За последнее десятилетие детекторы LIGO, Virgo и KAGRA зафиксировали множество гравитационно-волновых сигналов, что позволило составить более детальную картину слияний черных дыр. Однако один из самых драматичных аспектов этих событий — «отдача», или «пинок», сообщаемый новорожденной черной дыре, — до сих пор ускользал от точных измерений. Этот эффект заставляет черную дыру стремительно удаляться от места своего рождения, испуская гравитационные волны преимущественно в одном направлении, и иногда ее скорость оказывается достаточной для того, чтобы покинуть родную галактику.
Как объяснили исследователи, слияние черных дыр можно сравнить с симфонией, где каждый инструмент вносит свой вклад в общее звучание. Но особенность этого оркестра в том, что слушатели в разных точках пространства услышат различное сочетание звуков, что позволяет определить их местоположение относительно источника. Аналогичным образом асимметрия в гравитационно-волновом сигнале позволяет ученым определить направление и скорость движения черной дыры.
Для своего исследования международная группа ученых под руководством Хуана Кальдерон-Бустильо из Галисийского института физики высоких энергий повторно проанализировала сигнал GW 190412, зарегистрированный в 2019 году от слияния двух черных дыр разной массы. Применив новую методику, разработанную еще в 2018 году, астрофизикам удалось выделить в сигнале «отзвук» отдачи.
В результате они установили, что новорожденная черная дыра была отброшена с ошеломляющей скоростью — примерно 180 тысяч километров в час (50 километров в секунду), что в 150 раз превышает скорость звука на Земле. Хотя это далеко не предельная возможная скорость для такого явления, ее достаточно, чтобы объект мог покинуть плотное звездное скопление, где он, предположительно, образовался.
Ученые подчеркивают, что это одно из немногих явлений в астрофизике, когда удается не просто что-то обнаружить, а полностью реконструировать трехмерное движение объекта, находящегося за миллиарды световых лет от Земли, используя лишь рябь пространства-времени. В дальнейшем команда планирует использовать подобные измерения для совместного изучения слияний черных дыр с помощью как гравитационно-волновых, так и электромагнитных обсерваторий, что откроет новые возможности для многоканальной астрономии.
Исследование было опубликовано 9 сентября в журнале .