Надмасивні чорні діри по всьому Всесвіту зливаються один з одним, і зрештою така ж доля чекає і на чорну діру, яка знаходиться в центрі нашої галактики. Ці таємничі космічні структури в серці майже кожної галактики поглинають світло і матерію, і їх неможливо розглянути традиційними телескопами. Але тепер, вперше в історії, астрофізикам вдалося отримати дані безпосередньо від цих титанів, і ця інформація надійшла у формі гравітаційних хвиль, які викликають брижі в тканині простору та часу.
Отримані вченими дані вказують на те, що “популяція” масивних чорних дірок, що зливаються одна з одною, обчислюється сотнями тисяч або, можливо, навіть мільйонами. Гравітаційні хвилі від цих злиттів стають частиною фонового шуму Всесвіту, який вчені здатні виявити із Землі.
Висновки, зроблені в результаті спільної роботи понад 100 учених з різних країн, допомагають підтвердити, що це станеться з надмасивною чорною дірою Стрілець А* у центрі нашої галактики, коли вона вріжеться у чорну діру в центрі галактики Андромеди.
“Галактика Чумацький шлях знаходиться на траєкторії, що веде до зіткнення з галактикою Андромеда, і приблизно через 4,5 мільярда років ці дві галактики повинні злитися”, – пояснив Джозеф Саймон (Joseph Simon), астрофізик з Колорадського університету в Боулдері та співробітник NANOGrav, яка допомагала у проведенні цього нового дослідження за підтримки Національного наукового фонду.
За його словами, це злиття в кінцевому рахунку призведе до того, що чорна діра в центрі Андромеди і Стрільця А* опиниться в центрі галактики, що знову об’єдналася, в результаті чого виникне так звана подвійна система. Висновки вчених були викладені у серії статей, опублікованих в журналі Astrophysical Journal Letters.
“Насамперед ми взагалі не знали, чи зливаються надмасивні чорні діри, а тепер у нас з’явилися докази того, що сотні тисяч із них зливаються зараз”, – сказала Кьяра Мінгареллі (Chiara Mingarelli), астрофізик з Єльського університету та член NANOGrav.
За словами вчених, результати нового дослідження допоможуть відповісти на питання про те, як ростуть чорні діри та як часто відбувається злиття їхніх галактик-господарів.
“Це один із найшаленіших об’єктів у нашому Всесвіті, – сказала Маша Барьяхтар (Masha Baryakhtar), фізик з Вашингтонського університету, яка не брала участі в дослідженні. – Поки що серед учених немає консенсусу щодо того, як вони виростають такими великими”.
За словами Бар’яхтар, якщо вчені краще розумітимуть історію злиття надмасивних чорних дір, це допоможе з’ясувати, як вони взагалі виникають.
Важливим аспектом цих відкриттів стало виявлення невловимих гравітаційних хвиль та розуміння того, як вони виникають.
Будь-який об’єкт, що рухається, має масу, створює ці хвилі — невидиме спотворення тканини простору і часу, теорію про існування якого вперше висунув Альберт Ейнштейн у 1916 році і яке було виявлено майже через 100 років. (Уявіть собі тканину простору та часу у вигляді туго натягнутого батута, по якому котяться важкі кулі для боулінгу.)
У 2015 році вчені використовували наземну гравітаційно-хвильову обсерваторію лазерного інтерферометра (LIGO), щоб визначити, як короткі високочастотні гравітації менш масивних чорних дірок хитнули Землю менш ніж на ширину однієї субатомної частки. За це відкриття вчені здобули Нобелівську премію.
LIGO здатна вимірювати хвилі від об’єктів, що зіштовхуються, таких як нейтронні зірки, які змінюються в коротких проміжках часу, як пояснила Сара Вігеланд (Sarah Vigeland), фізик з Університету Вісконсін-Мілуокі, яка керує пошуками гравітаційних хвиль для Nanograv.
“Ви отримуєте цей сплеск гравітаційних хвиль, а потім усе закінчується”, – сказала вона.
