• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
7 апреля
Дарья Г.
3
2 423

Астрономы впервые поймали гравитационные волны от столкновения нейтронной звезды с черной дырой из «разрыва масс»

6.6

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.

гравитационные волны
Иллюстрация гравитационных волн от сливающейся пары из черной дыры и нейтронной звезды. Кадр из анимации / © S. V. Chaurasia & T. Dietrich

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.

Слева: соотношение масс компонентов слияний (по оси x — главного, по оси y — второго, контуры области — 90% вероятности). Серой полосой выделен «разрыв масс». Соотношение масс для нового события GW230529 выделено бирюзовым, также на графике есть соотношения масс слияний нейтронных звезд (розовая и светло-зеленая «кляксы»), черной дыры и нейтронной звезды (оранжевая и голубая), а также события GW190814 (красная), где второй компонент может быть нейтронной звездой или черной дырой. Справа: график вероятности деформации компонентов GW230529. У второго компонента это прямая (светло-зеленая). У главного (пунктирная линия) пик приходится на 0, что соответствует черной дыре. Красная и синяя линии — расчеты по другим моделям / © S.V. Chaurasia & T. Dietrich

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
10 часов назад
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

Сегодня, 08:15
Полина Меньшова

Нейросети научились систематически внушать собеседнику ложные убеждения. При этом для обмана рассмотренные языковые модели никто специально не тренировал, а в некоторых случаях им даже запрещали вести себя нечестно.

Сегодня, 12:33
Мария Азарова

Лимфатические узлы — чувствительные мишени для канцерогенных химических веществ. Появляется все больше доказательств того, что иммунологические нарушения из-за воздействия растворителей, антипиренов, пестицидов и красок для волос играют ключевую роль в начале развития злокачественных лимфом. Опасны ли в этом смысле татуировки, выяснила команда медиков из Швеции.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

24 мая
Полина Меньшова

Чрезмерный или неконтролируемый просмотр порноконтента, как правило, связан с особенностями психологического и эмоционального состояния человека. Какие именно факторы вызывают потребность в видео «для взрослых», объяснили специалисты из Австралии.

10 часов назад
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

3 мая
Василий Парфенов

Ледяной покров Антарктики претерпевает значительные изменения на протяжении года, и его поведение хорошо изучено в общем. Но некоторые локальные аномалии объяснить не получается вот уже несколько десятилетий. Одна из них — полынья возвышения Мод, или полынья моря Уэдделла, которая появляется нерегулярно на одном и том же месте. Международная команда океанологов, наконец, смогла разгадать механизмы ее образования.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

[miniorange_social_login]

Комментарии

3 Комментария

Victor Bondar
08.04.2024
-
0
+
> Существует космологическая теория, предсказывающая, что практически вся темная материя состоит из черных дыр как раз из «разрыва масс». И ссылка на Горькавого. У него ЧД образуются из обычных звезд так что иметь массу из разрыва они не могут. Тут нужен другой механизм образования, например из реликтовых колебаний плотности. У хомячков Горькавого любая новость о черных дырах запивывается в подтверждение великой теории.
    Александр
    08.04.2024
    -
    0
    +
    Victor, "И ссылка на Горькавого. У него ЧД образуются из обычных звезд так что иметь массу из разрыва они не могут" Вы рассуждаете о теме, с которой недостаточно внимательно ознакомились -- Горькавый неоднократно отмечал, что основная масса черных дыр сидит с массах в несколько солнечных масс -- и что ЛИГО пока не трогала эту зону потому, что за счет селекции (чувствительности первых итераций ЛИГО к волнам определенной длины) пик наблюдаемости смещается в десятки солнечных масс. Более того: из обычных звезд вполне могут образоваться черные дыры из "разрыва масс". Ибо нет никаких точных теоретических ограничений на ЧД с массой выше 2-3 солнечных (предел Оппенгеймера-Волкова), образующихся коллапсом звезд. Такие ограничения ранее пытались вывести не из теории, а как раз из того, что их наблюдать не удавалось (что неудивительно, если учесть местонахождение основной массы таких ЧД).
    +
      ещё комментарии
      Victor
      09.04.2024
      -
      0
      +
      ЧД звездных масс (stellar-mass black hole) давно и массово наблюдают без всяких гравитационных волн по наблюдению за тесными парами ЧД и обычных объектов. И распределение масс этих наблюдений показывают что модели коллапса ядра, которые и дают теоретический минимум массы ЧД очень даже адекватны. Я лично астрофизику изучаю не по бложикам.
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: