Вращающаяся черная дыра, скрытая в свойствах черных дыр, создавших ее в результате их слияния. Фото предоставлено: Роберт Ли
Астрономы полагают, что в центре большинства, если не всех, галактик находится гигантская черная дыра с массой в миллионы или даже миллиарды раз больше массы нашего Солнца. Эти сверхмассивные черные дыры не могут образоваться непосредственно в результате коллапса массивной звезды, как в случае со звездными черными дырами, масса которых в десять раз превышает массу нашего Солнца, поскольку ни одна звезда не является достаточно большой, чтобы произвести такой огромный объект.
Это означает, что должны существовать процессы, позволяющие черным дырам достигать таких огромных масс. Хотя потребление газа, пыли и даже звезд вокруг черных дыр может способствовать этому росту, цепочка слияний все более крупных черных дыр является более быстрым путем к увеличению массы.
В статье, опубликованной в журнале Astroarticle Physics Имре Бартосом и Оскаром Баррерой с факультета физики Университета Флориды, подробно описывается, как некоторые «дочерние» черные дыры, образовавшиеся в результате таких слияний, могут содержать информацию о «родительских» черных дырах, которые были созданы столкновение.
«Мы обнаружили, что черные дыры, образующиеся в результате столкновения других черных дыр, несут с собой информацию о свойствах своих предков, включая вращение и массу предков», — говорит Бартос. «Новый фокус наших исследований — реконструкция вращения предков черных дыр, основываясь на предыдущей работе, посвященной массе предков».
У черных дыр очень мало особенностей, по которым можно их отличить. Они отличаются только массой, угловым моментом или «спином» и электрическим зарядом. Физик-теоретик Джон Уилер из Принстонского университета в США описал это словами: «У черных дыр нет волос». Бартос добавляет, что, несмотря на эти несколько особенностей и теорему об отсутствии волос, вращение черной дыры все еще возможно использовать для расшифровки деталей ее происхождения.
«Например, черные дыры, питающиеся окружающим газом, или предыдущие столкновения «родительских» черных дыр могут привести к сильному вращению, в то время как черные дыры часто имеют низкое вращение, когда они образуются в результате смерти и коллапса звезд, — продолжает Бартос». .
Для своего исследования Бартос и Баррера использовали математический метод, называемый байесовским выводом, в котором они использовали измеренные свойства черных дыр и свои предварительные ожидания от них в качестве входных данных и производных распределений исходных свойств черных дыр. Исследование является своевременным, поскольку физики используют крошечные колебания пространства-времени, называемые гравитационными волнами, чтобы узнать больше о столкновениях и слияниях черных дыр.
«Недавние наблюдения за слиянием черных дыр позволяют предположить, что во Вселенной могут быть распространены маршруты слияния черных дыр – места, где несколько черных дыр сливаются одна за другой, образуя все более массивные черные дыры.
«Это поднимает вопрос о том, как мы можем получить свойства первоначальных черных дыр на основе измерений последнего поколения», — говорит Бартос. «Я очарован детективной историей о том, как выяснить, что случилось с этими черными дырами в прошлом, и найти там отпечатки пальцев предыдущих поколений».
