Ученые выяснили, как черные дыры поглощают нейтронные звезды

Эти события произошли около миллиарда лет назад, но были настолько мощными, что гравитационные волны, порожденные ими, можно наблюдать и сегодня.

Исследователи впервые наблюдали гравитационные волны, возникающие в результате поглощения нейтронной звезды черной дырой, причем, дважды в течение нескольких дней. Это первые подтвержденные открытия такого рода, которые показывают нечто очень необычное: черные дыры целиком поглотили свои нейтронные звезды.

Первое слияние, GW200105, было зафиксировано 5 января 2020 года одной из трех обсерваторий гравитационных волн Земли. Оно соответствовало черной дыре с массой в девять раз больше, чем Солнце, и нейтронной звезде массой 1,9 солнечной массы. Второй, GW200115, был обнаружен всего через 10 дней всеми тремя детекторами LIGO и Virgo, и соответствовало черной дыре, примерно в шесть раз превышающей массу Солнца, и нейтронной звезде с массой в 1,5 солнечных. Подробное описание расшифровки результатов наблюдений на днях опубликовано в The Astrophysical Journal Letters.

Как сообщается в The Astrophysical Journal, эти события произошли в двух галактиках на расстоянии примерно 900 миллионов световых лет от Земли. Тот факт, что они не сопровождались световым излучением, говорит о том, что нейтронные звезды не были разорваны на части при поглощении, что, с учетом соотношения их масс с массой поглотивших их дыр, стало неожиданным открытием.

Массы нейтронных звезд и черных дыр, измеренные с помощью гравитационных волн (синий и оранжевый) и электромагнитных наблюдений (желтый и фиолетовый).

Как работают LIGO и VIRGO

Обсерватория гравитационных волн с лазерным интерферометром (LIGO) в США и дочерняя обсерватория VIRGO в Италии работают вместе, чтобы наблюдать гравитационные волны от сливающихся нейтронных звезд.

Их детекторы представляют собой интерферометры, которые направляют лазер через вакуум на два плеча в форме буквы L, длина каждого из которых составляет 4 километра.

Свет от лазера отражается взад и вперед между зеркалами на каждом конце L. Ученые измеряют длину обеих путей, пройденных светом.

Если в пространстве-времени есть возмущение, такое как гравитационная волна, время, необходимое свету для прохождения 4 километров, будет немного отличаться в разных плечах интерферометра, отчего одно из них будет выглядеть длиннее другого. Ученые измеряют интерференцию двух лучей света, когда они возвращаются, что позволяет получить информацию о пространственно-временном возмущении.

Что такое гравитационные волны

Ученые считают, что Вселенная состоит из «ткани пространства-времени». Это соответствует Общей теории относительности Эйнштейна, опубликованной в 1916 году.

Объекты во Вселенной сгибают эту ткань, а более массивные объекты сгибают ее сильнее. Гравитационные волны в этой ткани считаются рябью.

Они могут образовываться, например, при вращении черных дыр друг вокруг друга или при слиянии галактик.

Считается, что гравитационные волны возникли также во время Большого взрыва.

Ученые впервые обнаружили дрожь в пространстве-времени в 2016 году, и это открытие было названо «крупнейшим научным прорывом века».

Эксперты говорят, что гравитационные волны открывают «новую дверь» для наблюдения за Вселенной и получения знаний о загадочных объектах, таких как черные дыры и нейтронные звезды.

Астрономы из Калифорнийского технологического института впервые зафиксировали вспышку света, порожденную слиянием двух черных дыр.

По материалам The Daily Mail, IFLScience и Science Alert 

Читайте также:

Астрономы второй раз в истории зафиксировали столкновение нейтронных звезд

Можно ли извлечь энергию из черной дыры? Кажется, астрофизики нашли подтверждение