14 сентября 2015 года детектор гравитационных волн LIGO зафиксировал слияние двух черных дыр массой в 29 и 36 солнечных. Обычно такие события считаются «темными», то есть без электромагнитного излучения. Однако спустя долю секунды спутник Fermi зафиксировал всплеск гамма-лучей, что привлекло особое внимание ученых.

Необычное соединение событий

Исследователи предполагают, что эти черные дыры могли образоваться внутри одного массивного звезды, жизненный цикл которой завершился взрывом. Эта гипотеза объясняет появление гамма-лучевого всплеска сразу после гравитационной волны — явление, ранее считающееся маловероятным.

Модель двойных черных дыр внутри звезды

«Это как беременная женщина, внутри которой рождаются близнецы», — говорит астрофизик из Гарварда Авраам Лоеб. Обычно при взрыве массивной звезды её ядро сжимается в одну черную дыру. Но если звезда вращалась очень быстро, её ядро могло вытянуться и разорваться на две части, каждая из которых стала бы своей черной дырой.

Образование и слияние черных дыр

Такие массивные звезды зачастую формируются при слиянии двух меньших звезд, которые вращаются быстрее по мере сближения. В результате объединения получается быстро вращающаяся звезда, из которой и могут образоваться две черные дыры. После их появления внешняя оболочка звезды устремляется внутрь, и черные дыры стремительно сближаются.

Чтобы вызвать как гравитационный сигнал, так и гамма-излучение, черные дыры должны находиться очень близко друг к другу — примерно на расстоянии, сравнимом с размером Земли. В течение нескольких минут они сливаются, образуя одну черную дыру, которая питается падающим на нее веществом, создавая мощные выбросы энергии и выбросы материи, вызывающие гамма-всплеск.

Значение открытия и будущее исследований

Ферми зафиксировал гамма-лучевой всплеск всего через 0,4 секунды после регистрации гравитационных волн, и оба сигнала пришлись на один участок неба. Однако спутник INTEGRAL не подтвердил этот сигнал, что ставит вопрос о его достоверности.

«Даже если это было случайным совпадением, в будущем стоит внимательно следить за подобными событиями, чтобы понять их природу», — отмечает Лоеб. Если удастся обнаружить больше гамма-лучевых всплесков, связанных с гравитационными волнами, это откроет новые возможности для измерения расстояний во Вселенной и ее расширения.

Новые горизонты в астрономии

Используя послеотблеск гамма-лучей и измеряя их красное смещение, ученые смогут более точно определить параметры космологии, сравнивая эти данные с результатами, полученными через гравитационные волны. Астрофизические черные дыры, в отличие от сверхновых, могут служить простыми и надежными космическими маяками, поскольку их параметры — масса и вращение — хорошо изучены.

По словам экспертов, эта гипотеза и соответствующие исследования могут стать важным толчком для дальнейших научных работ, особенно в период активного изучения результатов LIGO. Такой подход, сочетающий гравитационные и электромагнитные сигналы, обещает значительно расширить наши знания о природе этих загадочных объектов.

Марина Новикова

Научный журналист, которая зажигает в умах читателей огонь любопытства. Она переводит сложнейший язык Вселенной — от шёпота далёких галактик до генетического кода в наших клетках — на понятный и увлекательный человеческий язык. Её статьи — это не сухие факты, а захватывающие экспедиции на передний край знаний, доказывающие, что наука — это самое грандиозное приключение в истории человечества.