Вчені виявили нові докази походження чорних дір середньої маси

02 червня 2025 р. 00:30

02 червня 2025 р. 00:30

Вчені виявили, що гравітаційні хвилі виникають внаслідок злиття чорних дір, маса яких у 100-300 разів перевищує масу Сонця. Чорні діри зазвичай поділяються на три типи: чорні діри зоряної маси, які приблизно в п’ять-п’ятдесят разів перевищують масу Сонця; надмасивні чорні діри, маси яких у мільйони-мільярди разів перевищують масу Сонця; та чорні діри середньої маси, які знаходяться десь посередині.

Чотири нові дослідження дали нове розуміння таємниці чорних дір середньої маси. Дослідження проводилося під керівництвом доцента Карана Джані, директора-засновника ініціативи Vanderbilt Lunar Labs Initiative, за фінансування Національного наукового фонду та Університету Вандербільта.

Команда Вандербільта проливає світло на важкі зіткнення чорних дір

Основне дослідження під назвою «Властивості «легких» кандидатів у чорні діри середньої маси під час третього спостережного запуску LIGO-Virgo» було опубліковано в Astrophysical Journal Letters , а команда вчених повторно вивчила дані з детекторів LIGO у США та детектора Virgo в Італії. Вони виявили, що виявлені гравітаційні хвилі виникли внаслідок злиття чорних дір, маса яких у 100–300 разів перевищує масу Сонця, що є найбільшим зіткненням чорних дір, коли-небудь зареєстрованим.

За словами Джані, чорні діри подібні до космічних скам’янілостей, що містять ключі до розгадки раннього Всесвіту. Нещодавно виявлена ​​група чорних дір, виявлена ​​в цьому аналізі, надає унікальну можливість дізнатися більше про найперші зірки, що утворилися після Великого вибуху.

Наземні детектори, такі як LIGO, можуть зафіксувати лише короткий момент остаточного зіткнення цих «легших» чорних дір середньої маси, що ускладнює розуміння того, як вони утворюються. Щоб дізнатися більше, лабораторія Яні зосереджується на майбутній місії LISA — космічному проекті Європейського космічного агентства та NASA, запуск якого заплановано на кінець 2030-х років.

Два додаткові дослідження, опубліковані в Astrophysical Journal , продемонстрували, що майбутня місія LISA може відстежувати чорні діри середньої маси за роки до їх злиття, що дасть нове розуміння їхнього походження, еволюції та долі. Дослідження також підкреслило, що виявлення гравітаційних хвиль вимагає надзвичайної точності — порівнянної з тим, як чути падіння шпильки під час урагану.

Вчені планують вивчати чорні діри за допомогою майбутніх місячних детекторів

Дослідники зазначили, що ця робота підтверджує ідею про те, що чорні діри середньої маси є одними з найважливіших джерел для детекторів гравітаційних хвиль, як на Землі, так і в космосі. Кожне нове виявлення допомагає вченим краще зрозуміти, звідки беруться ці чорні діри та чому вони існують у цьому незвичайному діапазоні мас.

Забігаючи вперед, команда планує дослідити, як детектори на Місяці можуть допомогти спостерігати чорні діри середньої маси в майбутньому. Доступ до нижчих частот гравітаційних хвиль з поверхні Місяця може допомогти визначити середовища, де існують ці чорні діри, чого не можуть досягти наземні детектори, Вчений зазначив, що це захопливий час не лише для вивчення чорних дір, але й для поєднання наукових досліджень з новою ерою космічних та місячних досліджень. Це дає рідкісну можливість навчити наступне покоління студентів, чиї відкриття будуть залежати від Місяця та проводитися з нього, додав Яні.

Наука