LIGO зарегистрировала гравитационный всплеск от слияния рекордно «легких» черных дыр

Распределение масс сливающихся черных дыр в пяти случаях регистрации гравитационных волн

LIGO/Caltech/Sonoma State (Aurore Simonnet)

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

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.