Астрономи вперше виявили сигнал з горизонту подій чорної діри

Астрономи вперше виявили у гравітаційних хвилях сигнал, який може надходити безпосередньо з околиць горизонту подій чорної діри. Його знайшли після аналізу злиття двох чорних дір і вилучення з даних уже відомих типів коливань.

Про нове відкриття щодо чорних дір пише редакція Новини.LIVE з посиланням на Nature.

Що саме виявили астрономи

Науковці вперше знайшли у гравітаційних хвилях від злиття двох чорних дір сигнал, який може походити безпосередньо з околиць горизонту подій новоутвореної чорної діри.

Для цього дослідники проаналізували сигнал і попередньо вилучили з нього вже відомі типи коливань, що виникають після злиття чорних дір.

У залишковому сигналі вони виявили коливання, характеристики яких збігаються з теоретичними передбаченнями щодо поведінки речовини та простору-часу поблизу горизонту подій.

Після відкриття гравітаційних хвиль астрономи навчилися визначати маси та швидкості обертання чорних дір, що зливаються. Однак більшість таких досліджень стосувалася не самого горизонту подій, а області навколо нього.

Тому науковці вирішили перевірити теоретичне передбачення про існування так званої прямої хвилі. Пряма хвиля — це сигнал, який має виникати безпосередньо поблизу горизонту подій під час утворення нової чорної діри. Саме такий тип сигналу дослідники шукали у даних гравітаційно-хвильового спостереження.

Для аналізу вони використали сигнал GW250114, зареєстрований обсерваторіями LIGO.

Яке злиття чорних дір проаналізували

GW250114 є одним із найсильніших сигналів гравітаційних хвиль. Він утворився внаслідок злиття двох чорних дір масами близько 34 та 32 мас Сонця. Після цього сформувалася нова чорна діра масою приблизно 63 маси Сонця.

Спочатку дослідники вилучили із зареєстрованого сигналу відомі післязлиттєві коливання, які традиційно використовують для вивчення чорних дір. Після цього вони відсіяли шум математичними фільтрами та порівняли результат із теоретичними моделями.

Так астрономи виявили додаткові коливання, які тривали приблизно 0,2 секунди після моменту злиття.

Частота виявлених коливань становила близько 200 герців. Вона не збігалася з жодним із відомих типів післязлиттєвих коливань чорної діри.

Натомість ця частота виявилася близькою до значення, яке теорія передбачає для сигналів, що виникають поблизу горизонту подій через викривлення простору-часу швидко обертовою чорною дірою.

Отримане співвідношення сигналу до шуму становить близько 16-17, що свідчить про високу достовірність виявленого сигналу.

На думку дослідників, виявлений сигнал є першим спостережним свідченням існування прямої хвилі. Якщо майбутні спостереження підтвердять цей результат, астрономи отримають новий інструмент для безпосереднього дослідження властивостей горизонтів подій чорних дір.

Раніше Новини.LIVE писали, що у ранній Сонячній системі могло бути не чотири, а п'ять або навіть шість гігантських планет. Нове дослідження припускає, що поблизу сучасного Нептуна колись могли обертатися одна або дві додаткові планети, які згодом були викинуті в міжзоряний простір.

Також Новини.LIVE розповідали, що нове моделювання вказало на можливе існування ще однієї крижаної планети-гіганта в ранній історії Сонячної системи. За версією дослідників, саме її присутність могла вплинути на міграцію планет і допомогти супутникам Юпітера та Урана пережити період гравітаційного хаосу.