В 2015 году исследователям удалось впервые зафиксировать удивительные гравитационные волны, возникшие после столкновения двух черных дыр. Но последнее исследование кажется еще более захватывающим, так как получилось найти пару черных дыр, которые только готовятся столкнуться в будущем.
Это два гиганта, которые по массивности превосходят солнечную в 800 млн. раз каждая. По мере сближения и закручивания в смертельной спирали, черные дыры высвобождают гравитационные волны, которые распространяются в пространстве и времени.
Исследователи считают, что как только новая пара сверхмассивных черных дыр создаст гравитационные волны, они превзойдут наблюдаемые ранее события от меньших черных дыр и нейтронных звезд (потому что найденные черные дыры намного массивнее).
Сверхмассивные двойные черные дыры считаются самыми шумными объектами во Вселенной. Поэтому созданные ими в будущем гравитационные волны должны превзойти предыдущие показатели LIGO в миллион раз.
Найденная пара сверхмассивных черных дыр невероятно интересная, так как отдалена от нас в 2.5 млрд. световых лет. А значит, они начали сливаться, когда Вселенная была на 2.5 млрд. лет моложе нашей.
Исследователям важно находить гравитационные волны, потому что они способны ответить на самые важные вопросы. Например, как часто сливаются галактики и сверхмассивные черные дыры? А также, насколько длительным может быть этот процесс?
Это действительно проблема. Дело в том, что исследователи уже отмечали слияние небольших черных дыр. Но могут ли столкнуться сверхмассивные? По массе такие объекты способны превосходить солнечную в миллионы и миллиарды раз.
В каждой галактике есть сверхмассивная черная дыра, и когда галактики сталкиваются, черные дыры также должны вращаться в смертельном танце. Постепенно их орбита сжимается и начинается обмен энергией.
На минимальной дистанции энергетический обмен останавливается. Но что происходит дальше? Можно подумать, что сверхмассивные черные дыры сталкиваются. Но есть предположение, что они замирают при удаленности в 3.2 световых лет друг от друга. И эта пауза («проблема парсека») способна продлиться бесконечно, из-за чего слияние так и не происходит. Некоторые считают, что лишь редкие сверхмассивные группы перескакивают сквозь «паузу» и соединяются.
Проблема в том, что ученые не могут найти эти потенциальные «застрявшие» пары, так как черные дыры не различить по отдельности при таком небольшом расстоянии. К тому же барьер не позволяет им создать мощные гравитационные волны, которые можно уловить детекторами.
Но есть и обратная сторона. Что если «проблемы парсека» не существует? Тогда Вселенная должна буквально разрываться от шума, созданного парами сверхмассивных черных дыр. Речь идет о фоновых гравитационных волнах, которые пока не получается зафиксировать. Однако в этом могут помочь пульсары. Они высвобождают радиоволны в стабильном ритме, который нарушается, если мимо проходит гравитационная волна.
Новую пару готовящихся к слиянию сверхмассивных черных дыр удалось найти с помощью космического телескопа Хаббл. Конечно, их нельзя рассмотреть в оптическом обзоре, но Хаббл зафиксировал рядом яркие скопления звезд и теплого газа.
Проанализировав полученные данные, исследователи считают, что может существовать около 112 соседних пар сверхмассивных черных дыр, излучающих гравитационные волны. Поэтому ожидают, что в ближайшие 5 лет получится зафиксировать фоновые гравитационные волны.
Если же этого не произойдет, то «проблема парсека» может оказаться непреодолимой. А пока ученые сосредоточены на поиске подобных пар сверхмассивных черных дыр, готовящихся к слиянию. Это позволит добыть больше данных и увеличить выборку.