Гравитационные волны подтвердили существование «провала масс» черных дыр
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
Ученые давно подозревали, что во Вселенной существует так называемый «провал масс» черных дыр (ЧД). Согласно теории, звезды определенной массы не должны напрямую коллапсировать в ЧД. Причина — редкий тип катастрофических взрывов так называемой парно-нестабильной сверхновой. В недрах очень массивной звезды гамма-излучение начинает порождать пары электрон-позитрон, давление падает, и светило либо частично теряет массу, либо полностью разрушается.
Из-за этого должна возникать «запретная зона»: черных дыр массой примерно от 40 до 130 масс Солнца, образовавшихся из одиночных звезд, существовать почти не должно. Детекторы LIGO, Virgo и KAGRA, однако, уже несколько лет фиксируют слияния объектов, которые, похоже, попадают именно в этот диапазон. Астрофизики спорили: либо теория неполна, либо такие черные дыры появляются необычным путем, например, через повторные слияния в плотных звездных скоплениях.
Авторы нового исследования, опубликованного в журнале Nature Astronomy, проанализировали крупнейший каталог гравитационно-волновых событий GWTC-4, включающий 153 слияния ЧД. Астрономы изучали не только массы объектов, но и их вращение. Выяснилось, что большинство ЧД массой меньше 45 солнечных вращаются сравнительно медленно и ориентированы одинаково — так ведут себя объекты, возникшие в результате коллапса звезд. Однако выше этой отметки картина заметно меняется: черные дыры начинают вращаться быстрее, а направления их вращения становятся хаотичными.
Такое поведение хорошо соответствует сценарию «иерархических слияний», когда ЧД в плотных шаровых скоплениях могут неоднократно сталкиваться и сливаться. В результате возникают объекты, способные «заполнить» предполагаемый провал масс. При этом повторные слияния естественным образом создают быстро вращающиеся черные дыры с хаотичной ориентацией осей — именно это астрономы и увидели.
Нижнюю границу запретной зоны оценили примерно в 44 массы Солнца. Удивительно, но по этой границе также удалось вычислить скорость ядерной реакции, при которой углерод в недрах звезды превращается в кислород. Эта реакция — одна из главных неопределенностей астрофизики: измерить ее в лаборатории крайне трудно, так как условия внутри светил невозможно полностью воспроизвести на Земле. Теперь же роль гигантской лаборатории сыграла сама Вселенная.
Исследователи также вывели значение так называемого S-фактора — параметра, описывающего вероятность реакции углерода с гелием. От него зависит химический состав ядра звезды перед взрывом: чем быстрее углерод превращается в кислород, тем раньше возникает парная нестабильность и тем легче звезда разрушается вместо образования ЧД. По сути, гравитационные волны позволили косвенно измерить процессы, происходящие в раскаленных ядрах звезд за миллионы лет до их гибели.
Открытие связывает сразу несколько областей науки — гравитационно-волновую астрономию, физику черных дыр, эволюцию звезд и ядерную физику. Такие измерения могут помочь понять, как в галактиках формировались химические элементы и почему одни звезды становятся нейтронными, а другие — черными дырами.
Точность таких оценок будет расти с каждым новым каталогом гравитационных волн, а значит, астрономы смогут все глубже изучать процессы, которые раньше были доступны лишь теоретическим моделям.
Telegram 
Дзен 
VK Исследователи НИУ ВШЭ и МГУ доказали универсальный закон, описывающий время исчезновения популяций в случайной среде. Анализ эволюции ветвящихся процессов — сложных вероятностных систем — показал, что вне зависимости от изначального числа особей процесс вымирания подчиняется строгим математическим закономерностям.
Результаты нового исследования показали, что у некоторых пациентов с язвенным колитом или болезнью Крона в крови присутствуют антитела к белку, регулирующему воспаление. В то же время, эти люди являются носителями варианта гена, связанного с тяжелой формой заболевания. Это открытие дает надежду на появление эффективных методов лечения для этой группы пациентов.
Наблюдение за спонтанным движением пешеходов в двух таких разных странах, как Испания и Япония, позволило ученым сделать неожиданное открытие: при прочих равных условиях подавляющее большинство людей подсознательно предпочитают повороты против часовой стрелки. Биологические причины такого врожденного сценария поведения пока не ясны.
Американские ученые разработали новый способ ликвидации морских разливов нефти с помощью управляемых огненных смерчей. Они выяснили, что искусственно созданные огненные вихри способны уничтожать нефтяные пятна на воде гораздо быстрее и экологичнее всех существующих аналогов.
Новое исследование выявило связь между приемом глюкозамина — безрецептурной добавки от болей в суставах — и повышенным риском быстрого прогрессирования легких когнитивных нарушений в полноценную болезнь Альцгеймера.
Наблюдение за спонтанным движением пешеходов в двух таких разных странах, как Испания и Япония, позволило ученым сделать неожиданное открытие: при прочих равных условиях подавляющее большинство людей подсознательно предпочитают повороты против часовой стрелки. Биологические причины такого врожденного сценария поведения пока не ясны.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии