Космічні яйця: у деяких чорних дір виявлено цікаву особливість

За допомогою детекторів гравітаційних хвиль вчені виявили, що орбіти деяких подвійних чорних дір можуть мати форму яйця і демонструють цікаве коливання. Відкриття цих орбіт овальної форми може допомогти астрономам визначити, як утворилася кожна з цих подвійних систем чорних дір. Результати дослідження опубліковані на сервері препринтів arXiv, пише Space.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

За словами вчених, вони з'ясували, що більшість подвійних чорних дір мають так звані квазіколові орбіти. Це означає, що відстань між чорними дірами з часом зменшується через випуск гравітаційних хвиль. Але деякі подвійні чорні діри можуть перебувати на "ексцентричних" орбітах, тобто вони мають овальну форму або форму яйця. Астрономи виявили, що вершина цих "яєць" може обертатися, коли чорні діри обертаються навколо одна одної.

Учені вивчили 57 подвійних чорних дір, які були виявлені за допомогою гравітаційних хвиль спеціальними детекторами на Землі. Гравітаційні хвилі — це пульсації в просторі-часі, які вперше передбачив Альберт Ейнштейн.

Гравітаційні хвилі

Згідно із загальною теорією відносності, об'єкти з масою створюють викривлення в тканині простору-часу. Гравітація виникає через цю кривизну, яка стає дедалі сильнішою в міру збільшення маси об'єктів. Ейнштейн також передбачив що, коли об'єкти прискорюються, вони посилають крихітні пульсації, що поширюються через простір-час, тобто гравітаційні хвилі.

Коли подвійні нейтронні зірки або чорні діри обертаються одна навколо одної, вони постійно випускають гравітаційні хвилі, які забирають енергію з системи у вигляді моменту імпульсу. Його втрата змушує орбіти цих тіл стискатися, що призводить до зближення об'єктів. Зрештою вони стикаються і зливаються, і створюють останній викид гравітаційних хвиль. Вчені використовують гравітаційні хвилі для того, щоб більше дізнатися про подібні подвійні системи, які їх створюють.

Подвійні чорні діри

Астрофізики вивчають властивості злиття подвійних чорних дір, щоб зрозуміти, як вони взагалі об'єднуються. Це може статися внаслідок зближення двох чорних дір або систем подвійних чорних дір. Або ж дві чорні діри спочатку були створені в подвійній зоряній системі. Якщо подвійні чорні діри мають ексцентричну орбіту, то, найімовірніше, відбулося зближення різних чорних дір, які потім зливаються у відносно короткі терміни.

Крім використання ексцентричних орбіт для розуміння історії подвійних чорних дір автори дослідження також вивчили, як овальні орбіти впливають на викид гравітаційних хвиль із подвійних систем. Автори пояснюють, що насильство ексцентричної орбіти означає, що в деяких точках орбіти чорні діри розташовані ближче одна до одної. У цьому випадку вони мають більше прискорення, а значить випускають більше гравітаційних хвиль.

Водночас вчені кажуть, що поки вони не мають достатньо даних, щоб остаточно визначити походження подвійних чорних дір. Але, якщо будуть виявлені більш ексцентричні подвійні чорні діри в майбутньому, то це допоможе поліпшити розуміння механізму їх формування.

Як уже писав Фокус, астрономи виявили, що в центрі Чумацького Шляху вивергається чорна діра Стрілець А*. Навіть таким не дуже активним чорним дірам, як ця, іноді потрібно викидати "вихлопні гази".