„Biliardul” cu găurile negre ar putea explica aspecte ciudate ale fuziunii găurii negre din 2019

În 2019, colaborarea LIGO/VIRGO a preluat un semnal de undă gravitațională dintr-o fuziune a unei găuri negre care s-a dovedit a fi una dintre cele record. Numit „GW190521”, a fost cel mai masiv și mai îndepărtat detectat vreodată și a produs cel mai energetic semnal detectat până acum, apărând în date mai mult ca un „buc” decât „ciripiul” obișnuit.

În plus, noua gaură neagră rezultată în urma fuziunii a fost de aproximativ 150 de ori mai grea decât Soarele nostru, făcând din GW190521 prima observație directă a unei găuri negre de masă intermediară. Și mai ciudat, cele două găuri negre care s-au unit au fost blocate pe o orbită eliptică (mai degrabă decât circulară), iar axele lor de rotație erau mult mai înclinate decât de obicei față de acele orbite.

Fizicienilor nu le place nimic mai mult decât să li se prezinte un puzzle intrigant care nu pare să se potrivească imediat cu teoria stabilită, iar GW190521 le-a oferit tocmai asta. Noile simulări teoretice sugerează că toate aceste aspecte bizare pot fi explicate prin prezența unei singure a treia găuri negre pe dansul final al sistemului binar pentru a produce un „tango haotic”. o nouă hârtie publicat în revista Nature.

Ca noi raportat anterior, pe 21 mai 2019, detectorii colaborării au preluat semnalul indicator al unei fuziuni binare a găurii negre: patru oscilații scurte care durează mai puțin de o zecime de secundă. Cu cât semnalul este mai scurt, cu atât găurile negre care fuzionează sunt mai masive – în acest caz, 85 și, respectiv, 66 de mase solare. Găurile negre s-au unit pentru a forma o nouă gaură neagră, și mai mare, de aproximativ 142 de mase solare, emițând echivalentul energetic a opt mase solare în acest proces, de unde semnalul puternic captat de detectoare.

Ceea ce a făcut acest eveniment atât de neobișnuit a fost că măsurarea a 142 de mase solare se încadrează chiar în mijlocul a ceea ce este cunoscut sub numele de „decalaj de masă” pentru găurile negre. Cele mai multe dintre aceste obiecte aparțin a două grupe: găuri negre cu masă stelară (de la câteva mase solare la zeci de mase solare) și găuri negre supermasive, precum cea din mijlocul galaxiei noastre, Calea Lactee (de la sute de mii). la miliarde de mase solare). Primele sunt rezultatul stelelor masive care mor într-o supernovă de colaps al miezului, în timp ce procesul de formare al celor din urmă rămâne un mister.

Faptul că una dintre găurile negre progenitoare cântărește 85 de mase solare este, de asemenea, extrem de neobișnuit, deoarece contrazice modelele actuale de evoluție stelară. Tipurile de stele care ar da naștere la găuri negre între 65 și 135 de mase solare nu ar deveni supernove și, prin urmare, nu ar ajunge ca găuri negre. Dimpotrivă, aceste stele ar deveni instabile și ar pierde o parte semnificativă din masa lor. Abia atunci ar deveni supernovă, dar rezultatul ar fi o gaură neagră cu mai puțin de 65 de mase solare.