После столкновения между черными дырами результирующая черная дыра была вытолкнута из галактики

8 июня 2022

Заметки астронома

После столкновения между черными дырами результирующая черная дыра была вытолкнута из галактики

Астрономы обнаружили убедительные доказательства того, что в результате столкновений между черными дырами один из участвующих в столкновении объектов может получить достаточно большой импульс, чтобы покинуть пределы галактики.

Эта команда, возглавляемая Виджаем Вармой (Vijay Varma), физиком из Института гравитационной физики Общества Макса Планка, Германия, изучила гравитационно-волновые данные по событию столкновения, известному как GW200129, которые были собраны при помощи детекторов LIGO и Virgo. В результате анализа ученые нашли, что черная дыра, сформированная в ходе этого столкновения и слияния, была вытолкнута в космос со скоростью в 4,8 миллиона километров в час – находки, которые один из членов научной группы описал как «удивительные и шокирующие».

«Когда две черные дыры сталкиваются между собой, они оставляют после себя более массивную черную дыру. В ходе этого процесса черная дыра может приобрести некоторую скорость за счет передачи импульса», – сказал Варма.

Когда черные дыры обращаются друг относительно друга, они излучают гравитационные волны, которые уносят с собой энергию и угловой момент. В результате происходит сжатие орбиты и постепенно черные дыры сближаются и сталкиваются.

Однако, если черные дыры имеют разные массы или скорости собственного вращения, то это ведет к асимметрии гравитационного излучения, и гравитационные волны преимущественно испускаются в одном направлении. Поскольку базовые законы физики требуют сохранения момента, то такая асимметрия приводит к значительной по величине «отдаче», заставляя результирующую черную дыру двигаться в противоположном направлении.

Такая мощная «отдача» ожидается, когда орбитальная плоскость двойной системы прецессирует, или «покачивается». Орбитальная прецессия наблюдается как небольшие изменения амплитуды гравитационно-волнового сигнала. «Этот сигнал также демонстрирует убедительные признаки прецессии орбиты – впервые в истории изучения двойных черных дыр», сказал соавтор работы Скотт Филд (Scott Field), математик из Массачусетского университета в Дартмуте, США.

В этой работе исследователи впервые показали, что такое столкновение может привести к выталкиванию черной дыры, образовавшейся в результате слияния, за пределы галактики.

Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.

Источник: Журнал "Все о космосе"