Используя новый алгоритм обнаружения гравитационных волн, учёные из Принстонского университета смогли в данных коллаборации LIGO-Virgo за 2019 год обнаружить новые и необычные варианты слияния чёрных дыр в двойных системах.

Старый алгоритм зафиксировал 44 события за первые шесть месяцев наблюдений в цикле 2019 года, а обработка с помощью нового алгоритма добавила ещё 10 пропущенных событий, некоторые из которых удивили учёных.

По понятным причинам чёрные дыры нельзя изучать методами прямого наблюдения, только по косвенным данным, среди которых гравитационные возмущения от слияния чёрных дыр в двойных системах являются самыми яркими событиями. Именно одно из таких события стало открытием века в 2016 году, когда впервые было сообщено о регистрации гравитационных волн специально построенными для этого обсерваториями LIGO (США) и Virgo (ЕС).

«С помощью гравитационных волн мы начинаем наблюдать широкий спектр чёрных дыр, слившихся за последние несколько миллиардов лет», - рассказал физик Сет Олсен (Seth Olsen), аспирант Принстонского университета, возглавивший новый анализ. По его словам, каждое наблюдение вносит вклад в наше понимание того, как формируются и эволюционируют чёрные дыры, и ключ к этому пониманию - это поиск эффективных способов отделения сигналов от шума.

Пройдя «новыми граблями» по старым данным, астрофизики обнаружили гравитационные волны чёрных дыр малой массы и большой. В одном случае новые данные позволяют заполнить пробелы в поиске чёрных дыр массой от двух до пяти солнечных масс, а во втором открывают путь к обнаружению чёрных дыр массой от 50 до 150 солнечных масс.

Почему это важно? Теория и наблюдения говорят, что звезда массой менее двух солнечных коллапсирует в нейтронную звезду. Но ни одно наблюдение не выявило чёрные дыры в диапазоне от двух до пяти солнечных масс, тогда как чёрных дыр массой свыше пяти масс Солнца наблюдаются достаточно часто, чтобы подтвердить теорию.

Наблюдения чёрных дыр кратно большей массы, которые никак не могут возникнуть в процессе коллапса умирающей звезды, намекают на то, что чёрные дыры растут за счёт поглощения соседних объектов.

Новые данные стали подтверждением одних и других явлений и обещают пролить ещё больше света на одни из самых загадочных объектов Вселенной. Также новые результаты выявили двойную систему, которую учёные никогда не видели раньше: тяжёлая чёрная дыра, вращаясь в одном направлении, поглощает гораздо меньшую чёрную дыру, которая вращается вокруг неё в противоположном направлении.

Более того, оси орбит наклонены друг к другу под углом, чего тоже никогда раньше не наблюдалось. Это означает, что впереди открытия ещё более странных конфигураций в двойных системах из чёрных дыр, что ставит новую сложную задачу перед теоретиками.