Астрономы предсказали частоту столкновений сверхмассивных черных дыр

Астрофизики из Даремского университета предсказали частоту, с которой будущие гравитационные обсерватории будут детектировать столкновения сверхмассивных черных дыр. По оценкам ученых, это будет происходить около двух раз в год. Исследователи надеются, что данные о гравитационных волнах этих столкновений помогут выяснить механизм роста гигантов в центрах галактик. О работе авторы рассказали на семинаре Королевского астрономического общества, кратко о докладе сообщает пресс-релиз университета.

В своей работе авторы использовали результаты крупномасштабного компьютерного моделирования Вселенной, выполненного проектом EAGLE. Ученые объединили их с моделями, оценивающими сигналы гравитационных волн и получили предсказание для частоты сигналов. В среднем слияния сверхмассивных черных дыр будут выявляться детекторами eLISA примерно два раза в год.

Важно отметить, что эти столкновения будут лежать в ином диапазоне частот, нежели уже пойманные интерферометром LIGO. Черные дыры с массой в миллионы солнечных будут порождать гравитационные волны с гораздо более низкими частотами. По словам исследователей, амплитуды и другие характеристики гравитационных волн позволят определить, каковы массы типичных «прародителей» сверхмассивных черных дыр.

Современные теории предполагают несколько возможных механизмов для формирования первых черных дыр во Вселенной. Они могли стать последствиями роста и коллапса первого поколения звезд, результатами столкновений звезд в плотных скоплениях или прямого коллапса сверхмассивных звезд. Все эти теории предсказывают различные массы зародышей черных дыр и, соответственно, различные сигналы от гравитационных волн.

Космический интерферометр eLISA будет представлять собой группировку из трех спутников, внутри которых в режиме свободного падения (движения только под действием гравитации) находятся тестовые массы — концы плеч интерферометра. Длина плеч обсерватории составит, по меньшей мере, миллион километров — в 250 тысяч раз больше, чем у наземного LIGO. Запуск обсерватории намечен на 2034 год, однако может быть перенесен на пять лет раньше. Ранее стало известно, что аппарат LISA Pathfinder, предназначенный для тестирования ключевых технологий eLISA, превзошел ожидания экспертов по точности свободного падения в пять раз.