Учените обясниха „невъзможното“ сливане на две черни дупки

Астрономи от Центъра за изчислителна астрофизика (CAA) към Института „Флатайрън“ публикуваха изследване, посветено на „невъзможното“ сливане на черни дупки. В него се обяснява как точно тези черни дупки биха могли да се формират.

През 2023 г. колаборацията LIGO–Virgo–KAGRA засече гравитационни вълни, породени от сливането на две черни дупки, настъпило на разстояние от 7 милиарда светлинни години от Земята.

Събитието привлече вниманието на учените заради необичайните характеристики на участващите в него обекти.

Масите на черните дупки били съответно 140 и 100 пъти по-големи от масата на Слънцето, а въртенето им било почти със скоростта на светлината.

Според съвременните представи подобни черни дупки не би трябвало да съществуват.

Когато масивните звезди достигнат края на своя живот, много от тях колабират и избухват като свръхнови, оставяйки след себе си черна дупка.

Но ако звездата има маса в определен диапазон, настъпва особен вид експлозия, наречена свръхнова с двойкова нестабилност.

Този взрив е толкова мощен, че напълно унищожава звездата, без да оставя остатък.

Единственият възможен сценарий за формиране на черна дупка с такава маса е сливането на две по-малки черни дупки.

Но в случая на GW231123 учените смятат това за малко вероятно, тъй като двете черни дупки се въртят прекалено бързо. Нещо, което обикновено не се наблюдава след сливане, защото процесът нарушава въртенето им.

За да открият обяснение, учените са провели серия компютърни симулации.

Те са моделирали гигантска звезда с първоначална маса 250 пъти по-голяма от слънчевата. Към края на живота си, заради изгарянето на водорода и загубата на вещество, масата ѝ намаляла до около 150 слънчеви маси.

След това изследователите се съсредоточили върху влиянието на магнитните полета върху облака от вещество, който се образува след експлозията на свръхновата.

По-рано се смятало, че цялото това вещество бързо ще бъде погълнато от черната дупка, така че крайната ѝ маса да съответства на масата на звездата. Но симулациите показали друго.

Когато невъртяща се звезда колабира, остатъчните отломки бързо падат в черната дупка.

Но ако звездата се е въртяла бързо, тези отломки образуват въртящ се диск, който ускорява въртенето на черната дупка, докато материята преминава хоризонта на събитията.

Ако са налице силни магнитни полета, те оказват налягане върху този диск. И то – достатъчно голямо, за да изхвърли част от материята навън със скорости, близки до скоростта на светлината.

Тези изхвърляния намаляват количеството вещество, което в крайна сметка попада в черната дупка. Колкото по-силни са магнитните полета, толкова по-голям е ефектът.

В крайни случаи, при изключително мощни полета, до половината от първоначалната маса на звездата може да бъде изхвърлена в Космоса.

Така се получава черна дупка с маса и въртене, подобни на наблюдаваните при сливането GW231123, пише Phys.org.