Черные дыры LIGO назвали продуктом одной звезды

Профессор из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики предположил, что две черные дыры, сигнал от слияния которых зарегистрировал LIGO, были рождены одной звездой. Это объясняет гамма-всплеск, обнаруженный телескопом Fermi спустя 0,4 секунды после регистрации гравитационных волн. Статья автора доступна на сайте ArXiv.

Всплеск электромагнитного излучения при слиянии черных дыр должен объясняться наличием в окрестности дыр вещества. Ранее исследователи предположили, что источником гамма-всплеска может быть аккреционный диск, существование которого допускается для бинарных систем сверхмассивных черных дыр. Однако сигнал, полученный LIGO, свидетельствует о том, что черные дыры имеют гораздо меньший размер.

Астрофизик Абрахам Лоеб (Abraham Loeb) выдвинул гипотезу о том, что две черные дыры могли сформироваться в результате гибели одной массивной звезды.

Обычно при сжатии звезд в конце их «жизни» образуется одна черная дыра. Однако автор работы считает, что если звезда вращается быстро, то ее ядро может принять гантелевидную форму и разделиться на две части, каждая из которых сформирует собственную черную дыру.

Массивная звезда, которая отвечала бы модели Лоеба, могла образоваться в результате слияния двух звезд. Согласно предположению ученого, звезды сближались, вращаясь все с большей скоростью вокруг друг друга, и в итоге родилась звезда с большой скоростью вращения.

На основании данных о времени регистрации гравитационных волн и вспышек гамма-излучения, ученый пришел к следующему сценарию рождения черных дыр, слияние которых зафиксировали в LIGO.

Бинарная система черных дыр могла появиться (при условии гидродинамического равновесия до коллапса) в результате сжатия быстро вращающегося гелиевого ядра массой более 65 масс Солнца, которое окружало железное ядро массой более 5 масс Солнца. Для того чтобы разделиться на две части, удельный угловой момент железного ядра, согласно его расчетам, должен был превышать 10¹⁷ см² s⁻¹. Тогда оно могло бы вытянуться и распасться на два образования, каждое из которых и превратилось бы в черную дыру.
Далее, по предположению гарвардского астрофизика, черные дыры увеличивали свою массу путем аккреции окружающего углерода и кислорода в течение нескольких минут после своего рождения. Затем, после того, как они достигли массы около 30 масс Солнца, последующая аккреция вещества ядра привела к появлению джетов и, соответственно, всплеску гамма-излучения.

Лоеб считает, что если в будущем удастся зарегистрировать больше гамма-вспышек, то исследователи смогут измерить их красное смещение и определить точное местоположение источника гравитационных волн. На данный момент предполагается, что слияние черных дыр произошло в созвездии Кита или Рыб. Вероятность того, что сигнал является артефактом прибора составляет 0,22 процента.

Об обнаружении гравитационных волн, предсказанных Общей Теорией Относительности, 11 февраля сообщили коллаборации LIGO и Virgo. Исследователи пришли к выводу, что источником гравитационных волн является слияние двух черных дыр с массами около 29 и 36 масс Солнца.

На следующий день космическая обсерватория «Ферми» сообщила о кратковременном всплеске гамма-излучения, пришедшем на Землю спустя 0,4 секунды с момента регистрации гравитационных волн обсерваторией LIGO. Сигнал обладал достаточно жестким спектром и его расположение соответствовало предсказаниям LIGO/Virgo.

Кристина Уласович