Наблюдения гравитационных волн рассказывают о механизмах формирования черных дыр

Физики описали, как наблюдения гравитационных волн ограничивают возможные сценарии, объясняющие формирование черных дыр за пределами нашей Галактики; эти черные дыры либо вращаются медленнее, чем черные дыры Млечного пути, либо они вращаются стремительно, но «лежат на боку», то есть их спины ориентированы по отношению к плоскостям их орбитам беспорядочно.

Эта новая работа основана на данных, полученных при наблюдениях гравитационных волн при помощи обсерватории LIGO в 2015 г. и затем повторно в 2017 г.

В нашей Галактике мы можем «видеть» черные дыры, наблюдая излучение, формируемое в их окрестностях, если вокруг черных дыр движутся звезды-компаньоны. Эти наблюдения показывают, что черные дыры Млечного пути вращаются с относительно высокой скоростью.

Гравитационные волны несут информацию о происхождении таких черных дыр, которые нельзя наблюдать иными методами. Физики пришли к выводу, что обнаруженные в сентябре 2015 г. гравитационные волны сформировались в результате слияния двух черных дыр звездных масс. В новой работе утверждается, что обнаруженные тогда черные дыры отличаются по свойствам от черных дыр нашей Галактики, которые изучались ранее.

Это отличие может быть объяснено в соответствии с одним из двух возможных сценариев, указывают авторы. Первый сценарий предполагает более медленное вращение внегалактических черных дыр, по сравнению с черными дырами Млечного пути. Вторая возможность состоит в том, что внегалактические черные дыры вращаются так же стремительно, как черные дыры Млечного пути, но их формирование происходит в более плотном звездном окружении (например, в плотном звездном скоплении), и взаимодействие с этим окружением приводит к тому, что черные дыры «переворачиваются на бок», в результате чего их спины оказываются направленными произвольно относительно плоскостей их орбит.

Исследование вышло в журнале Nature; главный автор исследования Уилл М. Фарр (Will M. Farr).

Источник