Неможливе злиття чорних дір – учені розповіли, як воно сталося

Вони злилися сім мільярдів років тому.

У 2023 році детектори гравітаційних хвиль зафіксували сліди зіткнення на відстані семи мільярдів світлових років. Злилися дві чорні діри, але, проаналізувавши дані, вчені помітили, що це злиття порушувало закони фізики, повідомляє Science Alert.

Чорні діри рухалися набагато швидше, ніж будь-які, спостережувані до цього. Ба більше, їхні маси перебували в діапазоні, в якому чорні діри не повинні були існувати.

Коли масивні зірки досягають кінця свого життя, вони вибухають надновими, залишаючи за собою чорні діри. Але зірки в діапазоні мас від 70 до 140 сонячних спіткає інша доля.

Вони вибухають із такою силою, що не залишають після себе нічого. Чорні діри не з’являються, залишається лише порожній простір.

Злиття, відоме як GW231123, порушило це фундаментальне правило. Маси обох чорних дір входили в цей діапазон, вони оберталися на швидкості світла, тягнучи за собою простір-час як вири.

Оре Готліб і його колеги з Центру обчислювальної астрофізики Інституту Флетайрон виявили те, що всі інші випустили з уваги. Магнітні поля.

Вчені провели моделювання, відстежуючи зміни зірки масою в 250 сонячних протягом усього її життя. До моменту, як її існування добігає кінця, ядерне горіння зменшує її масу до приблизно 150 сонячних. Коли вона колапсує, утворюється обертовий диск із залишків зоряного матеріалу, пронизаний магнітними полями, з новонародженою чорною дірою в центрі.

І на цьому етапі магнітні поля змінюють усе. Зазвичай обертовий диск постачає речовину в чорну діру, але сильні магнітні поля чинять тиск на цей диск, викидаючи до половини маси зірки майже зі швидкістю світла.

Це значно зменшує кінцеву масу чорної діри і впливає на швидкість її обертання.

Моделювання показало, що сильніші магнітні поля створюють легші чорні діри, які повільно обертаються, в той час як слабші – важчі та ті, які швидко обертаються. Цей взаємозв’язок припускає, що чорні діри слідують закономірності, що пов’язує їхню масу і обертання, що відкриває новий спосіб зрозуміти, як формуються ці гіганти.

Раніше вчені заявили про те, що перші галактики Всесвіту були хаотичними скупченнями вируючого газу. За словами дослідників, згустки газу збовтувалися потоками міжгалактичної речовини, спалахами зореутворення і надмасивними чорними дірами.