Столкновения галактик, удары метеоритов и даже слияния звезд — нередкие события. Однако нейтронные звезды, сталкивающиеся с черными дырами, встречаются немного реже, фактически до сих пор мы ни разу их не наблюдали. Четвертое наблюдение LIGO-Virgo-KAGRA обнаружило гравитационные волны от столкновения черной дыры и нейтронной звезды на расстоянии 650 миллионов световых лет. Черная дыра была крошечной, хотя ее масса в 2,5–4,5 раза превышала массу Солнца.
У нейтронных звезд и черных дыр есть кое-что общее; они оба являются остатками массивной звезды, подошедшей к концу своей жизни. В течение большей части жизни звезды внутреннее притяжение гравитации уравновешивается направленным наружу термоядерным давлением, которое заставляет звезду сиять. Термоядерное давление преодолевает гравитацию для звезд с малой массой, таких как Солнце, но для более массивных звезд побеждает гравитация. Ядро коллапсирует, сжимая его либо в нейтронную звезду, либо в черную дыру (в зависимости от массы звезды-прародителя) и взрывается как сверхновая – в мгновение ока.
В мае 2023 года в результате четвертого сеанса наблюдений сети LIGO-Virgo-KAGRA (Лазерная интерферометрическая обсерватория гравитационных волн – Интерферометр гравитационных волн Девы и детектор гравитационных волн Камиока) были зафиксированы гравитационные волны от события слияния. Сигнал поступил от объекта, масса которого в 1,2 раза превышает массу Солнца, и еще одного чуть более массивного объекта. Дальнейший анализ показал вероятность того, что одна из них была нейтронной звездой, а другая — черной дырой малой массы. Последняя попадает в так называемый «разрыв масс», более массивный, чем самая массивная нейтронная звезда, и менее массивный, чем наименее массивная черная дыра.
Взаимодействия между объектами могут генерировать гравитационные волны. До того, как черные дыры звездной массы были обнаружены еще в 2015 году, их обычно обнаруживали с помощью рентгеновских наблюдений. С другой стороны, нейтронные звезды обычно обнаруживались с помощью радионаблюдений. Между ними был разрыв по массе с объектами, у которых отсутствовало от трех до пяти солнечных масс.
Это стало предметом споров среди ученых из-за найденного странного объекта, который попал в пропасть, что подогрело споры о его существовании. Обычно считалось, что разрыв отделяет нейтронные звезды от черных дыр, и предметов в этой массовой группе было мало. Это открытие гравитационных волн предполагает, что, возможно, объекты в этой щели не так уж и редки.
Одной из проблем обнаружения объектов с разрывом масс и слияний между ними является чувствительность детекторов. Команда исследователей LIGO из Университета Британской Колумбии усердно работает над улучшением покрытий, используемых в производстве зеркал. Улучшенные характеристики будущих детекторов LIGO еще больше расширят возможности обнаружения. Разрабатывается не только оптическое оборудование, также рассматриваются изменения в инфраструктуре, включая программное обеспечение для анализа данных. Улучшение чувствительности во всех аспектах сети гравитационных волн обязательно даст результаты в будущих экспериментах. Однако на данный момент оставшуюся часть первой половины серии наблюдений необходимо проанализировать с использованием еще 80 сигналов-кандидатов для изучения.
Источник: Новый сигнал гравитационной волны помогает заполнить «массовый разрыв» между нейтронными звездами и черными дырами
