Вчені знайшли метод, який дасть змогу реконструювати історію чорних дір

Астрономи припускають, що в центрі більшості, якщо не всіх, галактик знаходиться надмасивна чорна діра з масою, що перевищує масу нашого Сонця в мільйони чи навіть мільярди разів. Ці колосальні об’єкти не можуть бути утворені безпосередньо в результаті колапсу масивної зірки, як відбувається з чорними дірками зоряної маси, оскільки жодна зірка не досить велика, щоб породити такі грандіозні структури.

Отже, повинні існувати процеси, що дозволяють чорним діркам досягати таких колосальних мас. Акреція навколишнього газу, пилу і навіть зірок може сприяти цьому зростанню, але найшвидший шлях до збільшення маси — це послідовні злиття все більших чорних дірок.

У статті, опублікованій в журналі Astroarticle Physics, автори Імре Бартос (Imre Bartos) і Оскар Баррера (Oscar Barrera) з Університету Флориди описують, як «дочірні» чорні діри, що утворилися при такому злитті, можуть зберігати інформацію про «батьківських», що злилися. .

«Ми виявили, що чорні діри, народжені в результаті злиття інших чорних дірок, несуть інформацію про властивості своїх «предків», включаючи їх обертання і масу», — говорить Бартос. Ключова новизна у напрямі досліджень — реконструкція обертання «батьківських» чорних дірок на основі отриманих даних про їх маси.

Чорні дірки обмежені у своїх характеристиках: можливо виміряти лише масу, кутовий момент (спин) та електричний заряд. Проте, за словами Бартоса, навіть цих кількох параметрів достатньо, щоби відновити деякі деталі походження чорної діри. Наприклад, високе обертання може вказувати на акрецію навколишнього газу або попередні злиття «батьківських» чорних дірок, тоді як низьке обертання часто супроводжує народження чорної діри при гравітаційному колапсі зірки.

Для свого дослідження Бартос і Баррера використовували байєсовський математичний метод, зіставляючи виміряні властивості чорної діри з очікуваними параметрами, щоб реконструювати характеристики її батьківських об’єктів. Робота дуже актуальна, оскільки фізики все більше використовують гравітаційні хвилі, щоб вивчати зіткнення та злиття чорних дірок.

«Недавні спостереження злиттів чорних дірок натякають на те, що «складальні лінії» чорних дірок, де кілька об’єктів зливаються послідовно, можуть бути поширеним явищем у Всесвіті. У зв’язку з цим постає питання, як ми можемо відновити властивості древніх чорних дірок на основі вимірів їхніх нащадків. Мене захоплює ця детективна історія щодо розкриття минулого космічних об’єктів та виявлення спадщини попередніх поколінь», — зазначає Бартос.