Астрофизики Саввас Кушиаппас (Savvas M Koushiappas) из Университета Брауна на Род-Айленде и Абрахам Леб (Abraham Loeb) из Гарварда рассчитали, насколько часто в обозримой Вселенной должны сливаться черные дыры. В расчетах ученые исходили из предположения о том, что черные дыры образуются в результате гравитационного коллапса массивных звезд, а те, в свою очередь, из вещества, попавшего в гало темной материи. Чтобы начался процесс звездообразования, масса гало должна быть выше предела, рассчитанного в предыдущей работе другой команды.
Согласно расчетам, для объектов с красным смещением 40 (означающим, что объект сформировался примерно через 65 млн лет после Большого взрыва) частота столкновений черных дыр в наблюдаемой части Вселенной должна составлять меньше одного события в год – если черные дыры образуются только в результате взрывов сверхновых. Красное смещение – это сдвиг спектральных линий химических элементов, возрастающий приблизительно пропорционально расстоянию до наблюдаемого источника излучения, а следовательно, и его возрасту.
Существует еще один гипотетический путь формирования черных дыр. Согласно этой гипотезе, первичные черные дыры могли возникнуть на ранних этапах существования Вселенной, раньше 550 миллионов лет после Большого взрыва, в местах, где вещество было особенно плотным.
Леб и Кушиаппас предположили, что если высокоточные детекторы гравитационных волн будут регистрировать больше одного слияния черных дыр с красным смещением больше сорока в год, это будет означать, что первичные черные дыры действительно существуют. По количеству таких событий можно будет судить о природе ранней Вселенной и вещества в ней.
Напомним, коллаборация LIGO/Virgo регистрировала гравитационные волны, рожденные слиянием черных дыр, уже четыре раза. В 2017 году руководители коллаборации Райнер Вайсс, Барри Бэриш и Кип Торн получили за создание детектора LIGO и регистрацию первых гравитационных волн Нобелевскую премию по физике.
Ранее ученые предположили, что черные дыры в молодой вселенной могли рождаться в результате коллапса материи в высокоскоростных потоках.
Статья опубликована в Physical Review Letters.
Наука
Ксения Малышева
