Десять дней наблюдали астрофизики в дальнем космосе два столкновения нейтронных звезд с черными дырами. Они предсказывали возможность такого явления, но не знали, как часто это происходит.
Теперь результаты их наблюдений требуют частично пересмотреть существующие теории образования звезд и галактик. Профессор Вивьен Раймонд из Кардиффского университета называет результаты наблюдений фантастически интересными.
«Теперь мы должны вернуться к классной доске и переписать свои теории», — взволнованно сказал он корреспонденту Би-би-си.
«Это еще один урок, преподанный нам природой. Часто мы что-то предполагаем, но впоследствии убеждаемся, что заблуждались. Надо быть открытыми к новому и слушать, что говорит Вселенная», — говорит он.
Нейтронные звезды — это мертвые выгоревшие звезды, в которых прекратилась термоядерная реакция. Они обладают такой плотностью, что чайная ложка их вещества весит четыре миллиарда тонн.
Черные дыры — еще более плотные объекты. Их гравитация настолько велика, что за пределы черных дыр не распространяется даже свет, за что они и получили свое название.
Те и другие — настоящие космические чудовища, но черные дыры значительно массивнее.
В ходе первого столкновения, зафиксированного 5 января 2020 года, черная дыра в 6,5 раза тяжелее Солнца врезалась в нейтронную звезду с массой в полтора раза больше, чем у нашего светила.
При втором столкновении, наблюдавшемся всего через 10 дней, эти соотношения были 10 и 2.
Когда столь массивные объекты сталкиваются, по материи Вселенной пробегает рябь, называемая гравитационными волнами. Именно ее и можно обнаружить при помощи земных приборов.
Астрофизики заново просмотрели результаты прежних наблюдений и теперь думают, что многие отмеченные ранее гравитационные возмущения возникли в результате именно таких грандиозных катастроф.
Науке известны случаи взаимного поглощения двух черных дыр или двух нейтронных звезд, но столкновения разнородных объектов обнаружены впервые.
Что это значит для космологии?
Согласно современным теориям и наблюдениям предыдущих лет, нейтронные звезды обычно обнаруживаются вместе с другими нейтронными звездами, и зафиксированы случаи, когда они сталкиваются друг с другом. То же самое должно, по идее, происходить и с черными дырами.
Все это свидетельствовало против того, что два различных объекта могут быть обнаружены вместе. Но два столкновения, описанные в последнем номере Astrophysical Journal Letters, бросили вызов этому представлению.
Отсюда вытекает, что процесс формирования звезд и галактик протекал несколько иначе, чем было принято считать.
- Черные дыры не только пожирают звезды, они могут зажигать их заново
- В паутину гигантской черной дыры попали целые галактики
Ни традиционные, ни альтернативные теории не объясняют во всей полноте то, что мы наблюдаем в космосе. Однако, как указывает профессор Раймонд, их можно подправлять в соответствии с получаемыми знаниями.
Профессор Шейла Роуэн из университета Глазго заявила Би-би-си, что наблюдения последних шести лет расширяют и уточняют наше видение процессов внутри галактик.
«Все это дает богатую картину звездной эволюции. Последнее исследование помогает лучше понять, что происходит во Вселенной, и почему все происходит именно так», — говорит она.
Столкновения удалось зафиксировать путем измерений гравитационных волн, возникающих, когда массивные небесные тела врезаются друг в друга. Они напоминают волны от брошенного в стоячую воду камня.
Волны, преодолевшие сотни миллионов световых лет, улавливаются детекторами в американских штатах Вашингтон и Луизиана и в центральной Италии. Эти детекторы входят в единую Гравитационно-волновую обсерваторию с усовершенствованным световым интерферометром (Advanced Light Interferometer Gravitational-Wave Observatory).
Гравитационные колебания достигают Земли сильно ослабленными. Длина волны меньше, чем диаметр атома. Детекторы гравитационных волн — одни из самых чувствительных приборов, созданных людьми.
Международная команда включает 1300 ученых из 18 стран, в том числе представителей 11 британских университетов.
Исследователи надеются зафиксировать новые столкновения черных дыр и нейтронных звезд и сопоставить свои данные с полученными при помощи наземных и орбитальных телескопов.
Это, в частности, поможет больше узнать о том, из чего сделаны сверхмассивные нейтронные звезды.