«Невидимого гіганта» знайшли за подвійною чорною дірою

Sự hợp nhất của lỗ đen nhị phân gần một lỗ đen siêu lớn. Nguồn: SHAO

Злиття подвійних чорних дір поблизу надмасивної чорної діри. Джерело: SHAO

Подвійні чорні діри вже є одним із найзагадковіших явищ у Всесвіті, але вчені Шанхайської астрономічної обсерваторії (ШАО) Китайської академії наук нещодавно виявили докази того, що вони можуть бути не самотніми. Деякі системи подвійних чорних дір, ймовірно, мають таємничого «гігантського компаньйона» поблизу.

Дослідницька група під керівництвом доктора Веньбяо Хана з SHAO повідомила про ознаки того, що подія злиття подвійних чорних дір GW190814, ймовірно, сталася під гравітаційним впливом третього об'єкта – можливо, самої надмасивної чорної діри.

Результати дослідження, опубліковані в Astrophysical Journal Letters, дають важливі підказки для розшифровки походження подвійних чорних дір.

Sự kiện sóng hấp dẫn được phát hiện bởi dự án hợp tác LIGO-Virgo-KAGRA. Nguồn: SHAO

Гравітаційна хвильова подія, виявлена колаборацією LIGO-Virgo-KAGRA. Джерело: SHAO

З 2015 року колаборація LIGO-Virgo-KAGRA виявила понад 100 подій гравітаційних хвиль, що переважно виникають внаслідок злиття подвійних чорних дір. Хоча вони зробили свій внесок у розуміння астрофізики, механізми їх формування та еволюції досі не повністю пояснені.

Раніше команда доктора Хана запропонувала модель «b-EMRI», яка описує сценарій, коли надмасивна чорна діра «захоплює» подвійну чорну діру, утворюючи трирівневу систему. У цій структурі пара подвійних чорних дір обертається навколо надмасивної чорної діри та випромінює гравітаційні хвилі в кількох частотних діапазонах. Модель була включена до офіційного документа LISA та визначена як важлива дослідницька ціль для китайських космічних обсерваторій гравітаційних хвиль. Відтоді вчені шукають ознаки злиття подвійних чорних дір поблизу надмасивної чорної діри в даних LIGO-Virgo.

Аналізуючи дані GW190814, дослідники виявили, що співвідношення мас двох чорних дір, що зливаються, становить майже 10:1. За словами співавтора дослідження, доктора Шучена Янга, цей дисбаланс, ймовірно, свідчить про те, що пара колись була частиною потрійної системи, причому надмасивна чорна діра притягувала їх разом за допомогою гравітаційної взаємодії. Інша гіпотеза полягає в тому, що вони утворилися всередині акреційного диска активного ядра галактики, де гравітація щільних об'єктів призвела до злиття.

Вчені вважають, що якщо подвійна чорна діра зливається поблизу третього щільного об'єкта, її орбіта навколо цього об'єкта створить прискорення лінії зору – тобто прискорення вздовж лінії зору спостерігача. Це прискорення змінює частоту гравітаційних хвиль через ефект Доплера, залишаючи «відбиток пальця» в сигналі.

Ước tính tham số cho GW190814, bao gồm khối lượng của hai lỗ đen (*m*~1~ và *m*~2~), khoảng cách độ sáng (*d*~L~), gia tốc đường ngắm (*a*) và chỉ số lũy thừa (*n*~I~). Đường nét đứt biểu thị giá trị trung vị và khoảng tin cậy 90%. Biểu đồ đường đồng mức thể hiện khoảng tin cậy 50% và 90%. Nguồn: SHAO

Оцінки параметрів для GW190814, включаючи маси двох чорних дір (*m*~1~ та *m*~2~), відстань світності (*d*~L~), прискорення лінії зору (*a*) та індекс потужності (*n*~I~). Пунктирні лінії вказують на середні значення та 90% довірчі інтервали. Контурні діаграми показують 50% та 90% довірчі інтервали. Джерело: SHAO

Щоб визначити це, команда розробила модель гравітаційних хвиль, яка враховує прискорення лінії зору, та застосувала байєсівський аналіз до кількох подій із сильними сигналами. Результати показали, що для GW190814 модель прискорення лінії зору перевершила гіпотезу про ізольовану подвійну чорну діру.

Це прискорення оцінюється приблизно в 0,002 c/s-1 (90% рівень довіри, де c – швидкість світла), що дає байєсівський коефіцієнт 58:1 – вагомий доказ існування прискорення, що діє вздовж лінії зору.

«Це перше міжнародне свідчення наявності третього, щільного об'єкта в результаті злиття подвійних чорних дір», – сказав доктор Хан. «Це відкриття вказує на те, що подвійна чорна діра в GW190814 може бути частиною складної системи, а не формуватися незалежно, що відкриває нові перспективи щодо механізму утворення подвійних чорних дір».

У майбутньому, коли нові покоління детекторів гравітаційних хвиль, такі як телескоп Ейнштейна, Cosmic Explorer або космічні апарати LISA, Taiji, TianQin, запрацюють, вчені очікують, що зможуть виявляти невеликі зміни в сигналах з високою точністю. Це допоможе людям розшифрувати більше подій, подібних до GW190814, наблизившись до пояснення формування та еволюції подвійних чорних дір.

Ла Кхе (за даними SciTech Daily)

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