Вспышка гравитационных волн, пойманная обсерваторией LIGO в сентябре 2015 года, не могла возникнуть в результате образования пары черных дыр в недрах одной крупной звезды, заявляют астрономы в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.
"Результаты наших расчетов показывают, что если бы пара черных дыр, породившая вспышку GW150914, возникла в недрах одной звезды, то их слияние было бы более коротким, чем на самом деле. Узоры реальных и виртуальных гравитационных волн начинают совпадать только тогда, когда плотность звезды в нашей модели понижается до уровня вакуума", — рассказывает Джозеф Федроу (Joseph Fedrow) из университета Киото (Япония).
В сентябре 2015 года, фактически сразу после включения обновленного LIGO, ученые обнаружили всплеск гравитационных волн, порожденных сливающимися черными дырами общей массой в 65 Солнц. Впоследствии LIGO зафиксировал еще пять событий, также порожденных, за одним исключением, слияниями крупных черных дыр.
Это открытие запустило новый виток споров среди ученых – как именно могли возникнуть такие пары черных дыр и можно ли проследить историю их образования по тому, как происходит их слияние.
Часть астрономов считают, что черные дыры в таких парах рождаются в одиночестве и лишь через очень продолжительное время встречаются друг с другом, сближаются и сливаются. Эта теория накладывает очень строгие ограничения на частоту слияний и место, где они могут происходить, – фактически пары черных дыр могут возникать только в сверхплотных шаровых скоплениях на окраинах галактик.
Есть и альтернативная теория, избавленная от подобных недостатков. Ее сторонники полагают, что пары черных дыр могут формироваться "в один присест" во время смерти особо крупных звезд, чья масса превышает солнечную в 50-60 раз. На последних этапах жизни в таких светилах могут возникнуть аномально плотные области, которые заставляют их в буквальном смысле разорваться на части и превратиться в две нейтронных звезды или черных дыры.
В качестве доказательства авторы этой идеи указывали на одну из главных загадок "нобелевской" вспышки гравитационных волн. Дело в том, что телескоп "Ферми", наблюдавший тогда за примерно той же частью небосвода, откуда пришли эти волны, зафиксировал слабую гамма-вспышку, возникшую приблизительно в то же время, что и всплеск GW150914.
Федроу и его коллеги проверили, могло ли это быть так на самом деле, для чего создали компьютерную модель звезды массой в 60 Солнц, в теории способную породить пару черных дыр нужной массы. Наблюдая за формированием этих объектов и их последующим столкновением, ученые сравнивали полученные профили гравитационных волн с данными с LIGO и пытались добиться идентичности.
Как оказалось, высокая плотность недр даже очень престарелых и раздутых звезд особым образом влияла на слияние черных дыр, заметно ускоряя этот процесс благодаря тому, что черные дыры замедляют движение, цепляясь за окружающий их сверхплотный газ. Как показывают расчеты ученых, в результате этого торможения длина вспышки сократится примерно в 1,5-3 раза.
Поэтому гравитационные волны, порожденные такими черными дырами-"двойняшками", будут заметно отличаться от возникающих в результате слияний одиночных черных дыр. При этом ни один из сценариев, просчитанных Федроу и его коллегами, не похож на GW150914 и другие вспышки гравитационных волн, зафиксированные LIGO. Все это говорит о том, что совпадение гамма-вспышки и всплеска гравитационных волн было простой случайностью.
Как подчеркивают исследователи, отсутствие следов подобных "двойняшек" не обязательно говорит о том, что их в принципе нет во Вселенной, – хотя шансы на это довольно невелики. Дальнейшие наблюдения LIGO, ViRGO и новых детекторов гравитационных волн, по словам Федроу, помогут проверить, так ли это или нет.
По информации https://ria.ru/science/20171219/1511250680.html
Обозрение "Terra & Comp".
