Подробности вращения черных дыр раскрыты при помощи нового метода
AstroNews.ru - 28 Января 2022 10:53:08
Исследователи из Корнелльского университета, США, впервые смогли обнаружить, анализируя гравитационно-волновые данные, возможные признаки резонансов между орбитальным и собственным вращением черных дыр, входящих в состав двойных систем. Это стало шагом вперед на пути к более глубокому пониманию механизмов возникновения сверхновых и других крупных проблем современной астрофизики.
«Эти резонансы были предсказаны свыше десятилетия назад на основе Общей теории относительности Эйнштейна, - сказал астрофизик Виджай Варма (Vijay Varma). – Мы нашли первые «намеки» на резонансы в гравитационно-волновых данных, собранных при помощи обсерваторий LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) и Virgo».
Скорость вращения черной дыры говорит об истории ее формирования. Как сказал Варма, для черных дыр, образующих пару, направления собственного вращения каждой черной дыры несут ценную информацию, особенно, если анализировать их положение по отношению друг к другу.
В новом исследовании Варма и его коллеги сообщают, что направления моментов вращения двух черных дыр, спроецированных на орбитальную плоскость, оказываются антипараллельными, что может указывать на резонанс между собственным вращательным и орбитальным движением. Для подтверждения этих тенденций требуются дополнительные наблюдения, считает Варма.
Черные дыры обычно вращаются вокруг собственной оси, поскольку они образуются из вращавшихся звезд. Когда две такие черные дыры обращаются друг относительно друга в составе двойной системы, происходит взаимодействие между их собственным вращением и орбитальным движением.
Двойные черные дыры теряют энергию, излучая гравитационные волны, поэтому со временем они сближаются и объединяются. Моменты количества движения некоторых черных дыр ориентированы вдоль или против направления орбитального углового момента, в результате чего происходит «скучное» объединение в фиксированной плоскости. Но другие черные дыры могут иметь угловые моменты собственного вращения, наклоненные по отношению к вектору орбитального углового момента, в результате чего происходит взаимодействие между этими угловыми моментами, вызывающее прецессию.
Резонансы между собственным и орбитальным вращением могут происходить в прецессирующих двойных системах, но это зависит от вида механизма взрыва сверхновой, в результате которого образуется черная дыра из звезды-предшественницы. Если излучение сверхновой не является симметричным по всем направлениям, то черная дыра при рождении получает импульс, подобный отдаче, действующей на ружье при стрельбе.
«Если «отдача» сверхновой является достаточно большой по величине, то двойная система может войти в резонанс между собственным и орбитальным вращением, - сказал Варма. – Это особые конфигурации, в которых проекции направления векторов углового момента в орбитальной плоскости расположены либо параллельно, либо антипараллельно».
Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.