Как появляются самые большие черные дыры?

Черные дыры — одни из самых загадочных объектов во Вселенной, и ученые уже давно пытаются выяснить, как именно они возникают. Портал space.com рассказал о научной работе, открывшей что-то новое о рождении крупнейших черных дыр.

К такому выводу пришли авторы научной работы, опубликованной в журнале Nature Astronomy, изучая гравитационные волны — колебания в пространстве-времени. Они создаются мощными столкновениями и слияниями черных дыр, а на Земле их можно обнаружить с помощью чувствительных детекторов, таких как LIGO, KAGRA и Virgo.

Чтобы получить данные, команда изучила 153 случая слияния черных дыр, задокументированных в архиве наблюдений LIGO-Virgo-KAGRA. Они хотели выяснить, как именно образуются самые тяжелые черные дыры: в результате многократных слияний более крупных дыр или непосредственно в результате коллапса массивных звезд.

Анализ гравитационных волн и происхождения большинства крупных черных дыр показал, что их можно разделить на две отдельные популяции. Дыры с меньшей массой обычно рождаются, когда огромные звезды умирают в результате взрыва сверхновой, а их ядра подвергаются гравитационному коллапсу. Но есть и другая категория дыр — их вращение предполагает, что они, вероятно, образовались в результате многократных слияний более мелких черных дыр, произошедших в плотных скоплениях звезд.

Последний факт удивил авторов работы. Если анализ верен, то его результаты можно считать подтверждением давней теории о «разрыве масс», связанном с гибелью звезд. Она утверждает, что самые большие звезды не превращаются в черные дыры в момент смерти — они становятся сверхновыми и взрываются с такой силой, что от них вообще ничего не остается.

Это, в свою очередь, намекает на то, что существует некий «запретный» порог массы для черных дыр, рожденных из разрушенных звезд – об этом свидетельствует тот факт, что очень большие звезды разрушаются до того, как черные дыры успевают образоваться. По мнению авторов научной работы, порог составляет примерно 45 солнечных масс. Более крупные дыры с большей вероятностью образуются в результате слияний.

Исследователи надеются, что новые данные помогут им лучше изучить смерть крупных звезд и то, как ведут себя космические объекты, когда они оказываются в более плотных областях Вселенной.