LIGO-Virgo-KAGRA зафиксировали самое массивное слияние черных дыр в истории

Инфографика слияния двойной черной дыры, породившей сигнал GW231123. Автор: Симона Дж. Миллер/Калтех

Коллаборация LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) обнаружила слияние самых массивных черных дыр из когда-либо наблюдавшихся с помощью гравитационных волн. В результате этого мощного события образовалась черная дыра массой примерно в 225 раз больше нашего Солнца. Сигнал, обозначенный как GW231123, был зафиксирован 23 ноября 2023 года в ходе четвертого цикла наблюдений сети LVK.

LIGO (Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория) вошла в историю в 2015 году, когда впервые напрямую зарегистрировала гравитационные волны — рябь пространства-времени. Тогда волны исходили от слияния черных дыр, образовавших объект массой в 62 солнечных. Сигнал был зафиксирован двумя детекторами LIGO в Ливингстоне (Луизиана) и Хэнфорде (Вашингтон).

С тех пор команда LIGO объединилась с партнерами из детектора Virgo в Италии и KAGRA (Камиоканский детектор гравитационных волн) в Японии, сформировав коллаборацию LVK. Совместно эти обсерватории зафиксировали более 200 слияний черных дыр в четвертом цикле наблюдений и около 300 с момента начала работы в 2015 году.

Предыдущий рекорд принадлежал событию GW190521 2021 года, где общая масса слившихся черных дыр составляла 140 солнечных. В случае GW231123 черная дыра массой 225 солнечных образовалась при слиянии объектов массой около 100 и 140 солнечных.

Детектор LIGO в Хэнфорде, Вашингтон. Второй детектор расположен в Ливингстоне, Луизиана. Автор: LIGO

«Это самая массивная двойная черная дыра, которую мы наблюдали через гравитационные волны. Она бросает вызов нашим представлениям о формировании черных дыр», — говорит Марк Ханнам из Кардиффского университета, участник LVK.

По словам Дэйва Райтца, исполнительного директора LIGO в Калтехе, это наблюдение вновь демонстрирует, как гравитационные волны раскрывают фундаментальную и экзотическую природу черных дыр во Вселенной.

Рекордная система

Высокая масса и экстремально быстрое вращение черных дыр в GW231123 проверяют на прочность как технологии детектирования, так и теоретические модели. Для анализа сигнала пришлось использовать сложные модели, учитывающие динамику быстро вращающихся объектов.

«Черные дыры вращаются почти на пределе, допустимом общей теорией относительности Эйнштейна, — поясняет Чарли Хой из Портсмутского университета. — Это усложняет моделирование и делает событие ценным для развития наших теоретических инструментов».

Границы гравитационно-волновой астрономии

Четвертый цикл наблюдений начался в мае 2023 года, а дополнительные данные будут опубликованы летом 2025-го. Как отмечает Софи Бини из Калтеха, GW231123 демонстрирует, насколько далеко зашли технологии и сколько еще предстоит открыть.

Подробности о GW231123 представят на 24-й Международной конференции по общей теории относительности и гравитации (GR24) в Глазго с 14 по 18 июля 2025 года. Данные будут доступны через Gravitational Wave Open Science Center.

Источник: Калифорнийский технологический институт