Зовсім недавно гравітаційно-хвильова обсерваторія LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) зробила прорив, зафіксувавши злиття двох чорних дір, що перевершило всі попередні спостереження. Ця подія, позначена як GW231123, не тільки стала наймасовішим зафіксованим злиттям чорних дір, але й кинула виклик сучасним астрофізичним моделям, змусивши вчених переглянути наші уявлення про формування цих космічних монстрів.
Найпотужніше злиття чорних дір в історії
Співпраця LIGO-Virgo-KAGRA (LVK), яка об’єднує зусилля обсерваторій LIGO в США, Virgo в Італії та Kagra в Японії, постійно розширює межі наших знань про Всесвіт. 23 листопада 2023 року, під час четвертого циклу спостережень, їх Детектори зафіксували потужний сигнал, що вказує на злиття двох чорних дір. В результаті цього колосального зіткнення сформувалася нова чорна діра з неймовірною масою-цілих 225 сонячних! Ця подія стала ключовою в історії гравітаційно-хвильової астрономії.
Щоб представити масштаб цієї події, варто згадати, що перша зареєстрована гравітаційна хвиля в 2015 році була результатом злиття двох чорних дір із загальною масою всього в 62 сонячних. З тих пір, lvk обсерваторії зареєстрували понад 300 злиттів чорних дір, але жодне з них не наблизилося до потужності GW231123.
Порушення меж: маса та обертання
Попередній рекордсмен серед злиттів чорних дір, подія GW190521, зафіксована в 2021 році, демонструвала загальну масу в 140 сонячних. Порівнюючи це з вражаючими 225 сонячними масами GW231123, зрозуміло, наскільки цей новий результат є значним. Вчені вважають, що злиття складалося з двох чорних дір, маса кожної з яких становила приблизно 100 і 140 сонячних мас відповідно.
Однак, маса-не єдина видатна риса GW231123. Ці чорні діри обертаються з приголомшливою швидкістю, майже досягаючи межі, визначеної загальною теорією відносності Ейнштейна. Уявіть собі балерин, що кружляють настільки швидко, що, здавалося б, порушують закони фізики – так і чорні діри в GW231123 обертаються на межі своїх можливостей.
Виклик Теорії: Народження Космічних Монстрів
Марк Ханнам з Кардіффського університету підкреслює, що ” ця наймасивніша подвійна чорна діра, яку ми спостерігали за допомогою гравітаційних хвиль, є справжньою проблемою для нашого розуміння процесу утворення чорних дір.”Стандартні моделі зоряної еволюції, як правило, забороняють існування чорних дір такої маси. Одна з гіпотез полягає в тому, що дві чорні діри в системі утворилися в результаті злиття менших чорних дір – свого роду каскадне утворення космічних гігантів.
Дейв Рейце, виконавчий директор LIGO, стверджує: “це спостереження ще раз демонструє, як гравітаційні хвилі унікально розкривають фундаментальну та екзотичну природу чорних дір у всьому Всесвіті.”Дійсно, гравітаційні хвилі відкривають перед нами вікно в найтемніші куточки Всесвіту, дозволяючи вивчати явища, недоступні для традиційних методів астрономічних спостережень.
Відносність на випробуванні: теорія Ейнштейна в світліше
Надзвичайно велика маса і швидкість обертання чорних дір в GW231123 зажадали від вчених використання найскладніших моделей для інтерпретації отриманого сигналу. Чарлі Хой з Університету Портсмута пояснює: “це ускладнює моделювання та інтерпретацію сигналу. Це чудовий приклад для подальшого розвитку наших теоретичних інструментів.”
Грегоріо Карулло з Бірмінгемського університету додає: “незважаючи на те, що найбільш вірогідним поясненням залишається злиття чорних дір, більш складні сценарії можуть стати ключем до розшифровки їх несподіваних властивостей. Попереду захоплюючі часи!”І дійсно, дослідження, пов’язані з GW231123, обіцяють привести до більш глибокого розуміння гравітації і теорії відносності.
Майбутнє Гравітаційно-Хвильової Астрономії: Відкриття Нових Горизонтів
Софі Біні, науковий співробітник Каліфорнійського технологічного інституту, зазначає: “ця подія розширює наші можливості в області інструментарію та аналізу даних за межі того, що можливо в даний час.”Гравітаційно-хвильові обсерваторії, такі як LIGO, Virgo і KAGRA, постійно вдосконалюються, дозволяючи фіксувати все більш слабкі і далекі події. Кожен новий сигнал, подібний до GW231123, розширює межі нашого знання про Всесвіт, відкриваючи нові горизонти для досліджень.
Показаний на 24-й Міжнародній конференції з загальної теорії відносності та гравітації (GR24) та 16-й Конференції Едоардо Амальді з гравітаційних хвиль, GW231123 продовжує надихати вчених у всьому світі, наближаючи нас до розуміння найзагадковіших явищ у Всесвіті.
