Пространство и время "возмущаются" в звездных скоплениях черных дыр

БОНН, 21 декабря. На протяжении десятилетий ученые открывали слияния десятков пар черных дыр каждый год.

Как передает портал InFuture, благодаря моделям поведения звезд в скоплениях исследовательская группа ученых из университета Бонна выяснила, что они представляют собой идеальные условия для слияния черных дыр. Явления слияний производят колебания во времени и пространстве (гравитационные волны), которые можно будет определить при помощи инструментов, доступных не ранее 2015.

Скопления звезд обнаруживаются повсюду в нашей и других галактиках, и предполагается, что в них формируется большинство звезд. Самые маленькие свободные ‘открытые скопления’ состоят всего из нескольких звезд, при этом самые крупные тесно объединенные ‘шаровые скопления’ включают несколько миллионов звезд. Звезды с самой большой массой в скоплениях тратят свое водородное топливо довольно быстро (всего за несколько миллионов лет). Ядра этих звезд взрываются, вызывая мощный взрыв сверхновой, в котором внешние слои звезды выбрасываются в космос. После взрыва остаётся звездный след с гравитационным полем, настолько мощным, что даже свет не может спастись – черную дыру.

Когда звезды находятся так близко друг к другу, как в звездных скоплениях, тогда вероятность столкновения и слияний между звездами всех типов, включая черные дыры, намного выше, хотя это достаточно редкое событие. Черные дыры погружаются в центр скопления, где формируется ядро, полностью состоящее из черных дыр. В ядре черные дыры подвергаются ряду взаимодействий, иногда формируя бинарные пары, а иногда полностью выталкиваются из скопления.

Доктор Самбаран Банерджи, научный сотрудник Александр фон Хумбольдт совместно с коллегами из Университета Бонна, доктором Хольгером Баумгардтом и профессором Павлом Кроупа разработали первую самостоятельную модель движения черных дыр в скоплении.

Ученые составили свое собственное скопление звезд на высокопроизводительном суперкомпьютере, а затем рассчитали, как они будут развиваться, отслеживая движение каждой звезды и черной дыры внутри скопления.

Согласно основному предположению общей теории относительности Эйнштейна, бинарные черные дыры возмущают пространство-время вокруг них, вырабатывая волны, которые распространяются как рябь на поверхности озера. Эти искривления пространства-времени известны как гравитационные волны, они временно искажают любой объект, через который они проходят. Однако на данный момент никому не удалось их зафиксировать.

В ядрах звездных скоплений бинарные черные дыры довольно тесно связаны, являясь существенным источником гравитационных волн. Если черные дыры в бинарной системе сливаются, образуется еще более мощный импульс гравитационных волн, который излучает система.

На основе новых результатов новое поколение обсерваторий для наблюдения гравитационных волн, как Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (Advanced LIGO), смогут фиксировать десятки таких событий каждый год, на расстоянии почти в 5000 миллионов световых (для сравнения хорошо известная Галактика Андромеда находится всего в 2,5 миллионах световых лет).

Advanced LIGO будет запущена к 2015 году, и если ученые Бонна правы, с того момента нас ждет начало новой эры астрономии гравитационных волн.