Данные гравитационных детекторов постепенно формируют статистику, которая позволяет сравнивать разные события между собой. На этом фоне ученые начинают видеть устойчивые закономерности. 
Автор изображения: Карл Нокс, OzGrav, Технологический университет Суинберна
Анализ данных коллаборации LIGO-Virgo-KAGRA показал, что слияния двойных черных дыр нельзя объяснить одним сценарием. В исследовании использовали каталог GWTC-4, который включает более 150 зарегистрированных событий.
Ученые рассмотрели распределение масс и обратили внимание на выраженные скопления значений. Один пик располагается около 10 солнечных масс, второй — примерно на уровне 35. Похожие изменения заметны и в характеристиках вращения, а также в соотношении масс компонентов. Если бы все системы формировались одинаково, параметры распределялись бы более равномерно.
Чтобы объяснить наблюдаемую картину, астрофизики смоделировали свойства популяции. В расчет включили массу, поведение спина и частоту слияний. Итоговая модель показала, что наилучшее совпадение с наблюдениями дает комбинация из трех разных групп.
Первая и самая многочисленная категория охватывает около 79% всех случаев. В нее входят системы с относительно небольшой массой, близкой к 10 солнечным, и стабильным вращением. Оси вращения у таких черных дыр, как правило, совпадают с орбитой. Эти признаки указывают на происхождение из изолированных двойных звезд, которые эволюционировали совместно.
Вторая группа составляет примерно 14,5%. Здесь массы компонентов чаще близки друг к другу, а поведение вращения выглядит менее упорядоченным. В таких системах встречаются как выровненные, так и наклоненные спины. Исследователи связывают их с плотной средой, например с шаровыми скоплениями, где взаимодействия между объектами происходят чаще.
Третья категория самая редкая — около 2,5%. В нее входят массивные системы с заметной разницей масс и сложной динамикой вращения. Такие характеристики указывают на последовательные слияния, когда одна из черных дыр уже образовалась в результате более раннего события.
Авторы подчеркивают, что предложенные механизмы остаются вероятными, но не единственными. Новые данные от LIGO-Virgo-KAGRA помогут точнее определить, как формируется каждая из этих трех групп.
