Астрономы впервые поймали гравитационные волны от столкновения нейтронной звезды с черной дырой из «разрыва масс»
Обсерватория LIGO засекла слияние нейтронной звезды с массивным компактным объектом. Судя по параметрам, это черная дыра рекордно малой массы. И ученые уверены, что она — лишь первая из целой серии подобных находок.
В конце 1990-х годов астрофизики изучили маломассивные рентгеновские двойные системы и обратили внимание на разрыв между массой самых больших нейтронных звезд и самых маленьких черных дыр. Нижняя граница разрыва определялась максимально возможной массой нейтронной звезды, образовавшейся после сверхновой. Верхняя — минимально возможной массой черной дыры, сформировавшейся от прямого коллапса ядра звезды. По наблюдениям получился диапазон примерно от трех до пяти солнечных масс.
Главная загвоздка в том, что этого «разрыва» на самом деле может и не быть. Во-первых, он мог появиться в собранных данных из-за особенностей работы инструментов и подбора целей для наблюдений. Во-вторых, причиной могут быть эволюционные особенности рентгеновских двойных. В-третьих, по теоретическим расчетам, минимальная возможная масса черной дыры — 2,2 солнечной массы.
Эти сомнения подкрепляются тем, что в последние годы астрономы нашли несколько кандидатов в маломассивные черные дыры в «спокойных» двойных системах, где объекты взаимодействуют друг с другом не так уж бурно, чтобы астрономы заметили их ранее. Также в начале 2024 года ученые рассказали об открытии возможной очень маломассивной черной дыры рядом с пульсаром.
Более того, потенциальные маленькие черные дыры уже попадались ученым среди событий, породивших зарегистрированные гравитационные волны: GW190814, GW200210_092254 и GW190917_114630. Правда, у всех у них массивные главные компоненты — уж точно черные дыры, а их маломассивные пары все же могли быть не дырами, а большими нейтронными звездами. В новом событии расстановка сил другая.
В конце мая 2023 года обсерватория LIGO Livingston поймала гравитационные волны GW230529_181500, или сокращенно GW230529. Проанализировав полученные данные, ученые пришли к выводу, что в слиянии участвовала нейтронная звезда примерно 1,4 солнечной массы и компактный объект от 2,4 до 4,5 солнечной массы — и тут это главный компонент! Препринт исследования выложен на сайте LIGO.
Приливное воздействие на нейтронную звезду в такой компактной паре теоретически оставляет свой «отпечаток» на исходящих гравитационных волнах. При этом у черной дыры «приливная деформируемость» равна нулю. Так происходит потому, что нейтронная звезда состоит из обычного (пусть и очень плотного) вещества, а оно может деформироваться. Черная дыра — область пространства, откуда не может вырваться свет, и граница этого пространства деформироваться не может — она попросту не состоит из обычной материи, это чисто гравитационный феномен.
С помощью компьютерной модели авторы новой работы проверили выведенные параметры объектов GW230529 в двух сценариях: слиянии черной дыры и нейтронной звезды, из которых только одна подвержена деформации, и слиянии нейтронных звезд, где оба объекта могут деформироваться.
Независимо от использованной модели ученым не удалось наложить ограничения на возможную деформацию малого объекта — нейтронной звезды, а вот у массивного объекта пик вероятности деформации пришелся на ноль. К сожалению, как отметили авторы, несмотря на моделирование и расчеты, маловероятно, что ученым вскоре удастся засечь следы приливного воздействия напрямую в гравитационных волнах: не хватит чувствительности инструментов.
В общем, с высокой вероятностью главный компонент GW230529 — рекордно маломассивная черная дыра, а пара целиком — самая «симметричная» по массе за всю историю наблюдений. «Симметричные» слияния больше подвержены приливному разрушению, а значит они должны «светиться» и в электромагнитном спектре. То есть астрономы могут «ловить» эти события не только по гравитационным волнам.
Важно, что GW230529 удалось поймать сразу после обновления LIGO. К сожалению, другие гравитационно-волновые обсерватории в тот момент не работали или же им не хватило чувствительности. Но главное, что это было самое начало четвертого цикла наблюдений.
«Помимо GW230529 мы уже выявили примерно 80 других перспективных кандидатов для дальнейшего изучения. Мы ожидаем, что к февралю 2025 года, когда закончится четвертый цикл наблюдений, мы пронаблюдаем более 200 сигналов гравитационных волн. Будущие открытия похожих событий, особенно если они будут сопровождаться всплесками электромагнитного излучения, могут стать ключом к решению этой загадки разрыва масс и помогут нам продвинуться в понимании Вселенной», — объяснил один из участников нового исследования Джеран Праттен (Dr. Geraint Pratten), научный сотрудник Института астрономии гравитационных волн из Бирмингемского университета (Великобритания).
Существует космологическая теория, предсказывающая, что практически вся темная материя состоит из черных дыр как раз из «разрыва масс». Однако ее разработчик уже отмечал, что чувствительность существующих гравитационно-волновых обсерваторий недостаточна для массовых регистраций таких объектов. Похоже, очередное обновление LIGO подвело чувствительность таких систем к уровню, когда они уже могут фиксировать хотя бы часть таких «реликтовых» черных дыр, имеющих, согласно такой теории, возраст больше Большого взрыва.
Telegram 
Дзен 
VK Летом в северных регионах России наступает полярный день — время, когда солнце сутками не садится за горизонт. Это отражается на работе биологических часов, затрагивая режим сна, активность, обмен веществ. Нарушения сна повышают риск неврологической патологии в 4,6 раза, а ишемической болезни сердца — в два раза.
Биологи описали неизвестный ранее вид приматов из лесов Конго — черных колобусов с контрастной оранжевой маской на морде. Они отделились от сородичей почти пять миллионов лет назад и сейчас сохранились лишь на крошечном изолированном участке площадью 1700 квадратных километров в глубине тропических лесов.
Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина разработали синтетическое масло для газопоршневых двигателей, позволяющее снизить расход топливного метана на семь процентов. Продукт разработан в целях импортозамещения в сфере энергетики. Разработка открывает новые возможности распределенной энергетики на Крайнем Севере, Дальнем Востоке и других территориях без центральных сетей.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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