Чёрные дыры-близнецы, обнаруженные LIGO, могли родиться внутри одной звезды

Две недели назад участники эксперимента LIGO объявили об обнаружении гравитационных волн, возникших при столкновении двух чёрных дыр массой в 29 и 36 больше массы нашего Солнца. Согласно новому исследованию, эти две чёрных дыры появились из одной сверхмассивной звезды, смерть которой вызвала всплеск гамма-излучения, зарегистрированный учёными.

«Это космический эквивалент беременной женщины с двумя близнецами в животе», — сказал астрофизик из Гарварда Ави Лёб.

Обычно, когда умирает массивная звезда, её ядро сжимается в одну чёрную дыру. Однако если звезда вращается достаточно быстро, её ядро может растянуться, приняв форму гантели, в результате чего появятся две чёрных дыры. Подобная массивная звезда может возникнуть при слиянии двух более малых звёзд. Поскольку такие звёзды будут вращаться всё быстрее и быстрее, приближаясь друг к другу по спирали, возникнувшая в результате их столкновения новая звезда будет вращаться очень быстро.

После формирования пары чёрных дыр внешняя оболочка звезды устремилась внутрь. Для того чтобы произвести мощную гравитационную волну и одновременный всплеск гамма-излучения, зафиксированные LIGO, две чёрные дыры должны были сформироваться очень близко друг к другу, на расстоянии порядка одного радиуса Земли, и слиться в течение нескольких минут. Сформировавшаяся таким образом новая чёрная дыра затем начала поглощать материю вокруг — до одной массы Солнца в секунду — питая струи из вещества, создавшие всплеск гамма-излучения.

Учёные зафиксировали этот всплеск спустя всего 0,4 секунды после обнаруженных LIGO гравитационных волн, и происходили они из той же части неба. Тем не менее европейский спутник INTEGRAL не подтвердил этот сигнал.

«Даже если наше обнаружение — ложная тревога, будущие эксперименты LIGO нужно сочетать с поиском подобных всплесков независимо от того, происходят ли они от столкновения чёрных дыр или нет. Природа всегда может нас удивить», — сказал Лёб.

Если учёные смогут доказать связь всплесков гамма-излучения с вызвавшими гравитационные волны событиями, это позволит разработать новый метод измерения расширения нашей Вселенной. Обнаруживая послесвечение таких всплесков и измеряя их красное смещение, затем сравнивая полученные данные с определённой LIGO дистанцией, астрономы смогут точнее определить многие космологические параметры.