Учени разкриват верига от бурни сливания, която стои зад гигантските обекти в космоса. Вселената не спира да ни изненадва, а черните дупки са в центъра на много от тези загадки.

Най-големите, откривани досега, изглежда не се вписват в стандартните теории за смъртта на звездите.

Ново проучване предполага, че тези екстремни обекти може би изобщо не се формират при единичен колапс.

Вместо това те биха могли да растат стъпка по стъпка в гъсти звездни купове, където гравитацията непрекъснато привлича обекти в близък контакт.

Учени, анализиращи данни за гравитационни вълни от сътрудничеството LIGO–Virgo–KAGRA, смятат, че повтарящите се сливания може да са истинският двигател зад тези гиганти, както съобщава ScienceDaily.

Според изследователите този процес може да обясни защо някои черни дупки изглеждат много по-големи, отколкото съществуващите теории за звездната еволюция са предвиждали.

Идеята е за един хаотичен и бурен процес: черни дупки се сблъскват отново и отново, бавно изграждайки нещо много по-голямо, отколкото една-единствена звезда би могла да създаде. Колкото повече данни се анализират, толкова по-ясно изпъква този модел.

Този йерархичен растеж оспорва традиционните модели и разкрива динамична космическа „поточна линия“, където последователни сблъсъци изковават най-внушителните гиганти във Вселената.

Формиране и растеж в гъсти звездни купове

Кълбовидните звездни купове могат да се считат за едни от най-гъсто населените части на космоса.

В тях стотици хиляди звезди са концентрирани в малък радиус, задържани заедно от гравитацията.

Според университета в Кардиф пример за такъв кълбовиден куп е звездният куп M80, който се намира на разстояние от около 28 000 светлинни години от Земята.

Средата в един такъв куп е изключително нестабилна и динамична

В подобна среда черните дупки не могат да останат изолирани за дълго. Те се движат, взаимодействат помежду си и се сливат.

Учените смятат, че такава среда може да улесни сливането на черни дупки чрез естествени процеси, които се развиват в продължение на милиони години гравитационни взаимодействия.

Изследователският екип е анализирал данни за 153 сливания на черни дупки, регистрирани в каталога GWTC4.

Тази база данни включва наблюдения на гравитационни вълни, възникващи при сблъсъци на небесни тела като черни дупки.

Това, което учените откриват, е ясно разделение между два типа черни дупки.

Едната група е с по-ниска маса и бавно, сравнително подредено въртене (спин).

Смята се, че те произхождат от обикновен звезден колапс, при който масивна звезда достига края на живота си и образува черна дупка.

Втората група изглежда много по-различно. Тези черни дупки са по-тежки и имат по-бързо въртене.

Посоките на техния спин също изглеждат случайни, а не подредени.

Според изследователите това е важна улика, която може да показва, че тези обекти не са се формирали при еднократно събитие, а са изградени чрез многократни сливания в гъсти звездни купове.

„Пропастта в масата“ и какво разкрива тя

Според проучването, цитирано от ScienceDaily, друга интересна характеристика в данните е нещо, което учените наричат „пропаст в масата“.

Това е диапазон от маси на черни дупки, в който на теория не би трябвало да съществуват обекти, ако са се образували директно от колапсиращи звезди.

Очаква се звезди над определен размер да експлодират по толкова мощен начин, че след тях да не остане черна дупка.

Този процес, свързан с т.нар. „двойкова нестабилност“, би трябвало да създаде празнина около определен масов диапазон.

Проучването обаче идентифицира черни дупки с маса около и над 45 пъти масата на Слънцето, които се намират в или близо до тази празнина. Това оспорва дългогодишни модели на звездната еволюция.

Авторите на изследването предполагат, че тези тежки черни дупки може изобщо да не са се образували директно от звезди.

Вместо това те може да са резултат от по-ранни сливания на черни дупки, изградени стъпка по стъпка в гъсти купове, където взаимодействията са чести.

Как повтарящите се сливания създават по-големи обекти

Концепцията на такъв модел е сравнително лесна за разбиране, въпреки че самият процес е изключително бурен.

Първо, от мъртва звезда се появява черна дупка, която по-късно попада в гъста група от други черни дупки.

Там тя в крайна сметка се сблъсква и обединява с друга.

Новосъздадената, по-голяма черна дупка не спира дотук – цикълът може да се повтори отново, водейки до появата на все по-масивен и бързо въртящ се обект.

Смята се, че този феномен може да даде някои отговори за особеностите на свръхмасивните черни дупки, открити чрез гравитационни вълни, тъй като техните модели на въртене и маси ясно предполагат многократни сблъсъци, а не еднократно създаване.

Значение за бъдещите изследвания

Това проучване, ръководено от изследователи от университета в Кардиф, добавя нов пласт към разбирането на учените за растежа на черните дупки.

То показва, че Вселената има сложни и динамични механизми за създаване на своите най-екстремни обекти, които тепърва предстои да бъдат изследвани в детайли.