През 2023 г. детектори за гравитационни вълни уловяват сигнал от сблъсък, който се е случил на 7 милиарда светлинни години от нас. Две черни дупки се сливат в експлозия на изкривено пространство-време, но когато астрономите анализират данните, откриват нещо, което нарушава правилата на физиката.
Черните дупки се въртят по-бързо от всички, които сме наблюдявали някога, и попадат в диапазон от маси, в който изобщо не би трябвало да съществуват черни дупки.
Когато масивни звезди достигнат края на живота си, много от тях колабират и избухват като свръхнови, оставяйки след себе си черни дупки. Но звездите в определен диапазон — приблизително между 70 и 140 слънчеви маси — имат различна съдба.
Те претърпяват „свръхнова от двойна нестабилност“ — експлозия толкова мощна, че звездата се унищожава напълно. Не остава нищо. Никакъв остатък. Никаква черна дупка. Само празно пространство.
Събитието, наречено GW231123, нарушава точно това фундаментално правило. И двете черни дупки имали маси, които попадат право в тази „забранена зона“, и се въртели почти със скоростта на светлината, завличайки пространство-времето около себе си като водовъртежи.
Досегашни теории предполагали, че това може да са „втори поколение“ черни дупки, образувани от по-ранни сливания, но такъв процес обикновено обърква и забавя въртенето.
Да се открият две толкова масивни, бързо въртящи се черни дупки, които се сблъскват, изглеждало почти невъзможно.
Сигналът GW231123 в данните от детекторите LIGO Ханфорд (вляво) и Ливингстън (вдясно). Горните панели показват амплитудата на данните във времето (сивите линии). Синята засенчена област представлява оценка на истинския сигнал. Долните панели са спектрограми, известни още като карти „време–честота“, които показват амплитудата на сигнала във времето (хоризонтална ос) и в различни честоти (вертикална ос). По-ярките цветове означават по-силен сигнал. (University of Glasgow)
Оре Готлиб и колегите му от Центъра за компютърна астрофизика към Института „Флатайрън“ открили какво всички останали са пропуснали: магнитните полета.
Предишни симулации използвали удобна опростеност — игнорирали ролята на магнитните полета в хаотичните процеси след експлозия на звезда. Тази липса се оказала решаваща.
Екипът пуснал компютърни симулации, проследявайки звезда с маса 250 слънца през целия ѝ жизнен цикъл.
До момента, в който такава звезда достигне до катастрофичния си край, ядреното горене я свива до около 150 слънчеви маси — точно над забранения диапазон. Когато колабира, се образува въртящ се диск от останал материал, пронизан от магнитни полета, а в центъра му — новородена черна дупка.
И тук магнитните полета променят всичко.
Въртящият се диск обикновено „храни“ черната дупка, но силните магнитни полета създават налягане, което изстрелва до половината от масата на звездата навън със скорости, близки до светлинната.
Това драстично намалява крайната маса на черната дупка, избутвайки я в „забранената“ масова област, като едновременно влияе и на скоростта на въртенето ѝ.
Симулациите показали, че по-силните магнитни полета създават по-леки и по-бавно въртящи се черни дупки, а по-слабите — по-тежки и по-бързо въртящи се.
Тази зависимост подсказва, че черните дупки следват закономерност, която свързва масата и въртенето им — и това може да предложи нов начин да разберем как се образуват тези гигантски обекти.
Изследването също така предсказва, че подобни образувания трябва да произвеждат наблюдаеми гама-избухвания, което ще позволи да се провери теорията и да се оцени колко често срещани са тези „невъзможни“ черни дупки.
Източник: Universe Today
