Dviejų juodųjų skylių susijungimas, užfiksuotas prieš kelerius metus, sukrėtė astronomijos pasaulį. Signalas atkeliavo iš septynių milijardų šviesmečių ir parodė susidūrimą, kuris neatitiko jokių žinomų fizikos taisyklių. Abi juodosios skylės sukosi beveik šviesos greičiu ir turėjo masę, kuri pateko į draudžiamąją zoną.
Kai itin masyvios žvaigždės baigia savo gyvenimą, dauguma jų virsta supernovomis ir palieka juodąsias skyles. Tačiau žvaigždės, kurių masė siekia nuo septyniasdešimt iki šimto keturiasdešimt Saulės masių, žūva kitaip. Jos patiria porinę nestabilumo supernovą, kuri visiškai sunaikina žvaigždę.
Tokios žvaigždės nepalieka jokių likučių. Jokio neutrono žvaigždės branduolio, jokios juodosios skylės, tik tuščią erdvę. Dėl to susidūrimas, pavadintas „GW231123“, laikomas neįmanomu reiškiniu, nes abi juodosios skylės priklausė masių ribai, kuri gamtoje neturėtų susiformuoti.
Neįprastai greitas sukimasis ir paslaptis, kurios niekas nepastebėjo
Astronomai ilgai manė, kad galimi paaiškinimai slypi antrinės kartos juodosiose skylėse. Tai objektai, susiformavę iš ankstesnių susijungimų. Tačiau tokie procesai paprastai chaotiškai paveikia sukimosi kryptį ir greitį. Todėl tikimybė, kad dvi tokios juodosios skylės susitiks ir susijungs, buvo menka.
Mokslininkų komanda iš „Flatiron“ instituto aptiko esminį elementą, kurio ankstesni modeliai nepaisė. Tai buvo magnetiniai laukai, lydintys milžiniškas žvaigždes paskutinėmis jų gyvenimo akimirkomis. Šių laukų poveikis buvo drastiškai neįvertintas.
Siekiant išsiaiškinti tikrąjį procesą, buvo atliktos išsamios kompiuterinės simuliacijos. Jos stebėjo žvaigždę, kurios masė buvo du šimtai penkiasdešimt kartų didesnė už Saulę, viso jos gyvenimo metu. Modeliai parodė, kad žvaigždė išsenka iki maždaug šimto penkiasdešimt Saulės masių, o tada griūva formuodama diską aplink ką tik gimusią juodąją skylę.
Kaip magnetiniai laukai keičia juodųjų skylių likimą?
Aplinkinį diską sudaro karšta materija ir itin stiprūs magnetiniai laukai. Paprastai toks diskas maitina juodąją skylę, bet magnetizmas gali visiškai pakeisti šį procesą. Jis sukuria slėgį, kuris išstumia iki pusės žvaigždės masės beveik šviesos greičiu.
Dėl to galutinė juodosios skylės masė tampa daug mažesnė nei būtų be magnetinių laukų. Šis mechanizmas stumia juodąją skylę į draudžiamą masių tarpą, kuris anksčiau laikytas neįmanomu. Tuo pačiu magnetinis poveikis keičia jos sukimąsi, darydamas jį greitesnį ar lėtesnį priklausomai nuo laukų stiprumo.
Simuliacijos atskleidė aiškų ryšį. Stipresni magnetiniai laukai sukuria lengvesnes ir lėčiau besisukančias juodąsias skyles, o silpnesni leidžia susiformuoti sunkesnėms ir greičiau besisukančioms. Tai leidžia manyti, kad masė ir sukimosi greitis susiję dėsningumu, kurio astronomai anksčiau nebuvo numatę.
Galimybė patikrinti teoriją stebint žybsnius
Šios simuliacijos rodo, kad tokios juodosios skylės turėtų sukelti gama spindulių žybsnius. Tai ryškūs kosminiai signalai, kuriuos galima aptikti žemėje esančiais teleskopais. Jei jie bus užfiksuoti, tai patvirtins magnetinių laukų vaidmenį ir padės suprasti, kaip dažnai susiformuoja tokie neįprasti objektai.
Tyrimas suteikė reikšmingą naują žvilgsnį į juodųjų skylių kilmę. Tai gali padėti spręsti daugybę kitų kosmologinių paslapčių. Mokslininkai mano, kad šis mechanizmas atvers kelią tikslesniam juodųjų skylių formavimosi modeliavimui.
