Текст опубликован в личном блоге и его автор не имеет отношения к администрации сайта
23 ноября 2023 года обсерватория LIGO в США уловила необычные колебания пространства-времени. Сигнал, получивший обозначение GW231123, пришел от столкновения двух черных дыр на расстоянии около 2 миллиардов световых лет от Земли. Это событие стало самым массивным слиянием черных дыр из когда-либо зарегистрированных. Массы объектов, которые должны были столкнуться, оказались слишком большими для существующих теорий.
Одна черная дыра весила около 100 солнечных масс, вторая — около 130. После слияния образовался объект массой примерно 230 солнц. Астрономы помещают такие объекты в «запретную зону»: они слишком велики для черных дыр звездной массы, которые возникают при коллапсе звезд, и слишком малы для черных дыр промежуточной массы, природа которых до конца не ясна. К тому же обе черные дыры вращались быстрее, чем ожидалось.
Группа астрофизиков из Института гравитационной физики Макса Планка в Германии предложила объяснение, опубликованное 25 августа в The Astrophysical Journal Letters. Они предположили, что сигнал GW231123 был искажен гравитационным линзированием — эффектом, при котором гравитация массивного объекта искривляет пространство-время и изменяет проходящее через него излучение. Этот эффект хорошо известен для света, но до сих пор не наблюдался для гравитационных волн.
Марс оказался не только красным – он ещё и фиолетовый
Если сигнал действительно прошел через такую «линзу», его амплитуда могла усилиться, а измеренные массы — оказаться завышенными. В этом случае реальная масса итоговой черной дыры составляет около 140 солнечных масс, а не 230. Тогда исходные объекты перестают попадать в запретную зону, и вращение объясняется без дополнительных допущений.
Новая теория порождает новую загадку. Ученые не знают, какой объект мог выступить в роли линзы. Чтобы так исказить сигнал, линза должна иметь массу от 100 до 1000 солнечных масс. Такие объекты крайне редки, и найти что-либо подходящее между Землей и источником сигнала не удалось. «Природа линзы остается главной загадкой нашего анализа», — признает соавтор работы Мигель Сумалакарреги.
Исследование носит теоретический характер. Прямых доказательств линзирования, например сопутствующего кольца Эйнштейна, у ученых нет. Если в будущем удастся подтвердить, что гравитационные волны действительно можно линзировать, это откроет новые возможности для астрономии. Появится шанс изучать древние слияния черных дыр, которые сейчас слишком далеки для регистрации. Анализ дифракционных картин таких сигналов может также дать подсказки о природе темной материи.