Как родились чёрные дыры, которые родили гравитационные волны?

Черные дыры, породившие первую в истории человечества вспышку гравитационных волн, зафиксированную детектором LIGO в сентябре 2015 года, родились в шаровом скоплении звезд в далекой от нас галактике, заявляют физики в статье, опубликованной в Astrophysical Journal Letters.

“Благодаря данным, полученным LIGO, мы перестали быть теоретиками-фантазерами и теперь мы можем строить наши теории, основанные на реальных наблюдениях. В данном случае пара черных дыр возникла в результате работы простых и хорошо изученных процессов, которые описываются обычными законами Ньютона из курса физики для первокурсников”, — заявил Фредерик Разио (Frederic Rasio) из Северо-Западного университета в Эванстоне (США).

Как рассказывают ученые, открытие вспышки гравитационных волн в сентябре 2015 года и в декабре 2015 года, о чем недавно рассказали участники коллаборации LIGO, вместо ожидаемых гравитационных “отголосков” столкновений нейтронных звезд, поставил перед учеными вопрос – почему слияния черных дыр происходят чаще, чем это ожидали увидеть физики и астрономы.

Шаровые скопления представляют собой тесные “семейства” из нескольких десятков или сотен тысяч звезд, существующие на окраинах галактик. Считается, что большинство из них образовалось в далеком прошлом, что поддерживается большим количеством красных карликов и звездных “останков” — нейтронных звезд и белых карликов в их пределах. Возраст самых древних из них, если судить по отдельным светилам в таких скоплениях, приближается ко времени Большого Взрыва или даже превышает его.

Авторы статьи предположили, что высокая “плотность населения” в таких скоплениях и большое количество пожилых звезд в них будет способствовать формированию пар черных дыр. Такие пары будут возникать “естественным путем”: в результате гравитационных взаимодействий, все черные дыры, рождающиеся в шаровых скоплениях, будут постепенно “тонуть” в них, двигаясь в сторону точки максимальной плотности – в центр таких “семейств звезд”.

Команда Разио проверила, как часто будут возникать такие пары, используя несколько десятков разных компьютерных моделей типичных шаровых скоплений. Их расчеты показали, что пары черных дыр в них будут образоваться достаточно часто, и LIGO должен видеть примерно 100 столкновений черных дыр в шаровых скоплениях каждый год.

Подобная частота столкновений, как отмечает Разио, соответствует тому, что видят ученые, работающие с LIGO, и характер слияния черных дыр в подобных парах похож на то, как протекало событие, которое физики наблюдали 14 сентября 2015 года. Это, по мнению авторов статьи, дает основания полагать, что почти все пары черных дыр рождаются в шаровых скоплениях звезд, а не в результате “выгорания” особо крупных двойных звезд, как считали многие астрономы.