Группа ученых под руководством Калифорнийского технологического института (Caltech) обнаружила признаки существования особой популяции черных дыр. Согласно результатам исследования, эти объекты могли сформироваться в результате «неудавшихся» сверхновых — случаев, когда массивная звезда коллапсирует внутрь себя, не создавая яркого взрыва.
Для анализа данных исследователи использовали сеть обсерваторий LIGO, Virgo и KAGRA, которые за последние десять лет зафиксировали более 300 столкновений черных дыр. Хотя ученые не нашли прямых доказательств самих событий коллапса, полученные данные о гравитационных волнах совпадают с теоретическими предсказаниями о существовании таких объектов.
Загадка массы и «пробел» в распределении
В ходе работы команда изучила распределение масс 257 слияний черных дыр. Выяснилось, что три четверти всей выборки составляют объекты с массой около 10 масс Солнца. При этом исследователи впервые зафиксировали явный дефицит черных дыр в диапазоне от 12 до 16 солнечных масс.
По словам одного из авторов исследования Исаака Легреда, такая редкость объектов с массой в 14 солнечных масс указывает на наличие специфических внутренних физических процессов, которые приводят к массовому образованию черных дыр именно с массой в 10 солнечных масс.
Скорость вращения и общее происхождение
Помимо массы, ученые проанализировали скорость вращения черных дыр, которая напрямую зависит от процесса их формирования. Оказалось, что группа объектов с массой в 10 солнечных масс имеет более узкий диапазон скоростей вращения по сравнению с общей выборкой.
Эти данные подтверждают гипотезу о том, что данная группа черных дыр выделяется из общей популяции и имеет общее происхождение — вероятнее всего, результат тихого имплозивного коллапса массивных звезд. Катерина Хатзиоанну, профессор физики в Caltech, отметила, что результаты устанавливают связь между данными гравитационных волн и фундаментальной астрофизикой.
Изучать такие события традиционными методами крайне сложно, так как звезды, не ставшие сверхновыми, просто исчезают, оставляя после себя темный участок неба. Поэтому анализ гравитационных волн становится ключевым инструментом для понимания того, как рождаются черные дыры в экстремальных условиях Вселенной.
