Никой не е очаквал това: учените за първи път откриха система от три черни дупки

Китайски астрономи направиха откритие, което може да промени разбирането ни за еволюцията на черните дупки. За първи път те получиха най-убедителните доказателства за тройна система от тези най-мистериозни обекти във Вселената.

Три свързани от гравитацията обекта в пространството — това почти винаги води до орбитална нестабилност, която завършва или със сблъсък, или с изхвърляне на „третото колело“ от системата. Три обекта могат да останат стабилни само ако близката им двойка е отдалечена от третия участник в системата. Много примери за тройни системи вече са открити за звезди, но за черни дупки такива системи все още са новост, което не е изненадващо — те не са видими, което прави идентификацията по принцип трудна.

С появата на обсерваториите за гравитационни вълни стана много по-лесно да се приемат сигнали от сливания на черни дупки. Това веднага даде възможност за цяла гама от засичания на двойни системи от тези обекти, които са приключили съществуването си чрез сливане или са се приближили до тази точка. Открити са около 300 такива събития и едно от тях, GW190814, особено заинтересува учените от Китай. По-точно, те видяха нещо необичайно в него и се задълбочиха във физиката на явлението, което доведе до невероятно откритие.

„Това откритие показва, че двойните черни дупки в GW190814 може да не са се образували изолирано, а да са били част от по-сложна гравитационна система, което дава представа за пътищата на формиране на двойните черни дупки“ — каза астрономът Уен-Бяо Хан от Китайската академия на науките. „Това е първото международно откритие, потвърждаващо съществуването на трети компактен обект в събитие на сливане на двойни черни дупки.“

В собствения си анализ на данните за GW190814, събрани от колаборацията LIGO-Virgo-KAGRA, китайски изследователи откриха признаци на аномално ускорение, което показва евентуално наличие на трета черна дупка.

Трябва да се каже, че самото събитие GW190814 — това е сливане на двойка черни дупки — е било необичайно. Обикновено две черни дупки с приблизително еднакъв размер се сливат. Но не и в този случай. Едната от черните дупки е била много малка — на прага да се превърне в неутронна звезда, а масата на втората е надвишавала слънчевата маса 23 пъти. Учените подозират, че такива обекти с различни размери могат да бъдат близо един до друг само в изключителен случай — например, ако бъдат заловени от трета черна дупка със значително по-голяма маса. В този случай близката двойка би трябвало да демонстрира признаци на ускорение, което евентуално да се отрази в данните от наблюдението на гравитационните вълни.

Китайците създадоха модел на това тройно системно поведение и го сравниха с наблюденията на GW190814. Според модела данните показват, че ускорението в линията на видимост е 0,0015 пъти скоростта на светлината във вакуум с ниво на доверие от около 90%, което показва наличието на трета черна дупка, която не е била взета предвид преди.

Този резултат би могъл да означава, че сливания на черни дупки могат да се случат, поне в някои случаи, при много по-сложни обстоятелства, отколкото сме предполагали. Може би в данните има други намеци за подобни сложни взаимодействия, които само чакат някой да разработи инструментите за тяхното откриване.

Същевременно, това откритие предоставя допълнителни доказателства за поредицата от сливания, които карат черните дупки да еволюират от обектите със звездна маса до свръхмасивни. Нови наблюдения ще предоставят повече данни за подобни процеси, които чакат да бъдат открити.