Физики из международных коллабораций LIGO и Virgo в шестой раз смогли зарегистрировать гравитационные волны. В этот раз их источником стало событие GW170608 — слияние двух черных дыр, которые имели самые малые массы за всю историю гравитационно-волновой астрономии, говорится в пресс-релизе на сайте коллаборации LIGO.
Вечером 8 июня 2017 года, в 02:01 (UTC) системы лазерного интерферометра гравитационно-волновой обсерватории LIGO в Ливингстоне (штат Луизиана) зарегистрировали приход гравитационного всплеска из космоса. Сигнал получил обозначение GW170608 (сигналы обозначаются по дате регистрации). Через 7 миллисекунд сигнал был зарегистрирован вторым интерферометром обсерватории LIGO в Хэнфорде (Вашингтон). Разница во времени регистрации позволила оценить местоположение источника сигнала на небесной сфере в пределах 520 квадратных градусов. Оповещение о регистрации всплеска было разослано различным обсерваториям для поиска возможного источника электромагнитного излучения в этой области неба, связанного со всплеском. Обсерватория Virgo не регистрировала данный гравитационный всплеск, она была введена в строй лишь 1 августа.
Анализ сигнала показал, что двойная система состояла из черных дыр с массами в диапазонах от 5 до 9 и от 9 до 19 масс Солнца. В результате слияния образовалась новая черная дыра с массой, лежащей в диапазоне от 17 до 23 масс Солнца, и радиусом в диапазоне от 47 до 63 километров, при этом примерно 1 солнечная масса была преобразована в энергию гравитационных волн по формуле Эйнштейна. Значение красного смещения для источника сигнала z=0,04 ~ 0,1, что означает, что гравитационные волны дошли до Земли через 0,7-1,5 миллиарда лет после слияния черных дыр.
Массы черных дыр до слияния могут дать астрономам информацию о том, как выглядели их звезды-прародители. Когда массивные звезды достигают финала своей жизни, они теряют большую часть своей массы из-за звездных ветров, вызванных давлением излучения звезды. Чем больше «тяжелых» элементов, таких как углерод и азот, содержится в звезде, тем больше массы она потеряет до того, как произойдет коллапс в черную дыру. Таким образом, звезды-прародители черных дыр, породившие гравитационный всплеск GW170608, могли содержать относительно большие количества «тяжелых» элементов по сравнению со звездами, образовавшими более массивные черные дыры, например в случае гравитационного всплеска GW150914.
Гравитационные волны — волны колебаний геометрии пространства-времени, существование которых было предсказано общей теорией относительности. Впервые об их достоверном обнаружении коллаборация LIGO сообщила в феврале 2016 года — спустя 100 лет после предсказаний Эйнштейна, а недавно ученые впервые зарегистрировали гравитационные волны от слияния двух нейтронных звезд. Подробнее о том, что такое гравитационные волны и как они могут помочь исследовать Вселенную можно прочитать в наших специальных материалах — «На гребне метрического тензора» и «За волной волна».
Изначально в тексте заметки содержалась ошибка: радиус новообразованной черной дыры лежит в диапазоне от 47 до 63 километров, а не в диапазоне от 47 до 63 радиусов Солнца, как сообщалось изначально. Редакция приносит свои извинения читателям.
Александр Войтюк
Это троекратно линзированный квазар
Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» позволил астрономам напрямую измерить массу сверхмассивной черной дыры в маленькой красной точке Abell 2744−QSO1 в виде троекратно линзированного квазара. Оказалось, что внутри него находится массивный зародыш сверхмассивной черной дыры на самой ранней стадии дальнейшего роста за счет аккреции газа. Возникнуть он мог за счет коллапса газовых облаков или из первичной черной дыры, хотя во втором случае есть проблемы с соответствием модели новым данным. Статья опубликована в журнале Nature.