Mokslininkai mato naują paveikslą: naujas katalogas atskleidė neįprastą juodųjų skylių kilmę

Naujausias LIGO–Virgo–KAGRA gravitacinių bangų katalogas, apimantis beveik 400 užfiksuotų įvykių, leidžia mokslininkams pirmą kartą ne tik aprašyti pavienes keistenybes, bet ir sudaryti juodųjų skylių populiacijos vaizdą. Didžioji dalis signalų siejama su dvejetų juodųjų skylių susijungimais.

Iki šiol juodąsias skyles dažniausiai pavykdavo tirti netiesiogiai, nes jos neskleidžia šviesos, o jų gravitacija uždaro net fotonų kelią. Gravitacinės bangos, erdvėlaikio raibuliai, leidžia „išgirsti“ susidūrimus ir iš signalo formos nustatyti mases, sukimąsi bei atstumą.

Katalogo duomenys rodo, kad Visata gali gaminti juodąsias skyles ne vienu keliu. Dalis jų, tikėtina, susidaro iš masyvių žvaigždžių porų, kurios evoliucionuodamos kartu galiausiai virsta juodosiomis skylėmis ir vėliau susijungia.

„Matome aiškių požymių, kad dalis susijungimų gimsta keliais skirtingais būdais“, – sakė Monash universiteto astrofizikė Sharan Banagiri.

Kitas svarbus mechanizmas siejamas su tankiomis žvaigždžių sankaupomis, kuriose juodosios skylės gali „susirasti“ viena kitą dinamiškai, o ne gimti kaip pora. Tokiose aplinkose dažnesni netikėtai dideli masių skirtumai ir sudėtingesnė orbitų istorija.

Statistinė analizė taip pat leidžia kalbėti apie galimą hierarchinių susijungimų grandinę, kai nauja, masyvesnė juodoji skylė susiformuoja iš ankstesnio susidūrimo ir vėliau vėl susijungia. Vienas iš tokių įvykių „pirštų atspaudų“ gali būti neįprastai didelis galutinio objekto sukimasis.

„Vienas įdomiausių dalykų yra tai, kad dalis naujai aptiktų juodųjų skylių sukasi labai greitai“, – sakė Sharan Banagiri.

Didėjantis aptikimų skaičius rodo ir technologinį šuolį: nuo pirmųjų metų, kai aptikimai buvo reti, prie laikotarpio, kai signalų fiksuojama kelis kartus per savaitę. Kuo daugiau įvykių, tuo tiksliau galima atskirti, kokia dalis juodųjų skylių kilusi iš žvaigždžių porų, o kokia – iš sankaupų dinamikos ar ankstesnių susijungimų.

Tyrėjai pabrėžia, kad tokie katalogai svarbūs ne tik juodųjų skylių kilmei aiškintis. Gravitacinės bangos tampa nepriklausomu įrankiu kosmologijai, nes leidžia vertinti Visatos plėtimąsi ir tikrinti fundamentinės fizikos prognozes skirtinguose masių bei energijų režimuose.