Обнаружен «невидимый гигант», скрывающийся за двойной черной дырой

DNVN - Гравитационные волны от события GW190814 выявили следы существования поблизости скрытой сверхмассивной черной дыры, открывая новый взгляд на то, как образуются двойные черные дыры.

Слияние двух чёрных дыр вблизи сверхмассивной чёрной дыры. Источник: SHAO

Двойные чёрные дыры и без того являются одним из самых загадочных явлений во Вселенной, но учёные из Шанхайской астрономической обсерватории (ШАО) Китайской академии наук недавно обнаружили доказательства того, что они могут быть не одиноки. Некоторые системы двойных чёрных дыр, вероятно, управляются таинственным «гигантским компаньоном», находящимся неподалёку.

Исследовательская группа под руководством доктора Вэньбяо Ханя из SHAO сообщила о признаках того, что событие слияния двойной черной дыры GW190814, вероятно, произошло под гравитационным воздействием третьего объекта — возможно, самой сверхмассивной черной дыры.

Результаты исследования, опубликованные в Astrophysical Journal Letters, дают важные подсказки для расшифровки происхождения двойных черных дыр.

Гравитационно-волновое событие, обнаруженное коллаборацией LIGO-Virgo-KAGRA. Источник: SHAO

С 2015 года коллаборация LIGO-Virgo-KAGRA зарегистрировала более 100 гравитационно-волновых событий, в основном связанных со слияниями двойных чёрных дыр. Хотя они внесли вклад в понимание астрофизики, механизмы их формирования и эволюции до сих пор не до конца объяснены.

Ранее группа доктора Ханя предложила модель «b-EMRI», описывающую сценарий, в котором сверхмассивная чёрная дыра «захватывает» двойную чёрную дыру, образуя трёхуровневую систему. В этой структуре двойная пара чёрных дыр вращается вокруг сверхмассивной чёрной дыры и испускает гравитационные волны в нескольких частотных диапазонах. Модель была включена в официальный документ LISA и обозначена как важный исследовательский объект для китайских космических гравитационно-волновых обсерваторий. С тех пор учёные ищут признаки слияния двойных чёрных дыр вблизи сверхмассивной чёрной дыры в данных LIGO-Virgo.

Анализируя данные GW190814, исследователи обнаружили, что соотношение масс двух сливающихся чёрных дыр составляло почти 10:1. По словам соавтора исследования, доктора Шучэна Яна, этот дисбаланс, вероятно, указывает на то, что эта пара когда-то была частью тройной системы, которую сверхмассивная чёрная дыра притягивала посредством гравитационного взаимодействия. Другая гипотеза заключается в том, что они образовались в аккреционном диске активного ядра галактики, где гравитация плотных объектов привела к слиянию.

Учёные полагают, что если двойная чёрная дыра сливается с третьим плотным объектом, её орбита вокруг этого объекта создаст лучевое ускорение, то есть ускорение вдоль луча зрения наблюдателя. Это ускорение изменяет частоту гравитационных волн посредством эффекта Доплера, оставляя «отпечаток» в сигнале.

Оценки параметров GW190814, включая массы двух чёрных дыр (*m*~1~ и *m*~2~), светимость (*d*~L~), ускорение по лучу зрения (*a*) и индекс мощности (*n*~I~). Пунктирные линии обозначают медианные значения и 90% доверительные интервалы. Контурные диаграммы показывают 50% и 90% доверительные интервалы. Источник: SHAO

Чтобы определить это, группа разработала модель гравитационных волн, учитывающую ускорение по линии прямой видимости, и применила байесовский анализ к нескольким событиям с сильными сигналами. Результаты показали, что для GW190814 модель ускорения по линии прямой видимости превзошла гипотезу изолированной двойной чёрной дыры.

По оценкам, это ускорение составляет около 0,002 с/с-1 (уровень достоверности 90%, где с — скорость света), что дает коэффициент Байеса 58:1 — убедительное доказательство существования ускорения по линии прямой видимости.

«Это первое международное доказательство присутствия третьего, плотного объекта в процессе слияния двух чёрных дыр», — сказал доктор Хан. «Это открытие указывает на то, что двойная чёрная дыра в GW190814 может быть частью сложной системы, а не формировалась независимо, открывая новые перспективы в понимании механизма образования двойных чёрных дыр».

В будущем, с вводом в эксплуатацию новых поколений детекторов гравитационных волн, таких как телескоп Эйнштейна, Cosmic Explorer или космические аппараты LISA, Taiji и TianQin, учёные рассчитывают на возможность регистрировать небольшие изменения сигналов с высокой точностью. Это поможет расшифровать больше событий, подобных GW190814, приблизившись к объяснению образования и эволюции двойных чёрных дыр.

Ла Кхе (по данным SciTech Daily)

Источник: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/phat-hien-nguoi-khong-lo-vo-hinh-an-minh-sau-ho-den-doi/20250901102834250