На протяжении десятилетий ученые каждый год обнаруживали десятки пар сливающихся черных дыр. Об этом сообщается в журнале Monthly Notices Королевского астрономического общества, опубликовавшем результаты новых исследований астрономов из Университета Бонна.

Иллюстрация LIGO Scientific Collaboration LSC / NASA

Благодаря моделям поведения звезд в скоплениях, исследовательская группа Бонна выяснила, что там имеются идеальные условия для слияния черных дыр. Процессы слияний порождают колебания во времени и пространстве (гравитационные волны), которые можно будет определить при помощи приборов, которые будут доступны не ранее 2015 года.

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 объединённые шаровые скопления включают несколько миллионов звезд. Звезды с самой большой массой в скоплениях истрачивают свое водородное топливо быстрее остальных (всего за несколько миллионов лет). Ядра этих звезд взрываются, вызывая мощный взрыв сверхновой, в результате чего 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, вероятность столкновений и слияний звезд всех типов, включая черные дыры, намного выше, хотя это достаточно редкое явление. 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 и 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 смоделировали своё скопление звёзд на высокопроизводительном суперкомпьютере, а затем рассчитали, как они будут развиваться, отслеживая движение каждой звезды и чёрной дыры внутри скопления.

Согласно основному предположению общей теории относительности Эйнштейна, бинарные черные дыры возмущают пространство-время вокруг себя, 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 слудеущее поколение обсерваторий для наблюдения гравитационных волн, такие 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 ждёт начало новой эры астрономии гравитационных волн.

Источник: infuture.ru