Гравитационные волны помогли ученым отсеять ложные черные дыры
Астрофизики проверили природу массивного вращающегося объекта в слиянии GW241011 с помощью гравитационных волн. Международная группа исследователей из Бирмингемского университета, Института теоретической физики «Периметр», Канадского института теоретической астрофизики и других научных центров опубликовала результаты работы в журнале Physical Review Letters. Ученые выяснили, что главный компонент этой космической пары полностью согласуется со свойствами вращающейся черной дыры Керра, и исключили целые классы экзотических объектов-двойников.
Общая теория относительности описывает черную дыру всего двумя параметрами: массой и скоростью вращения. Однако физики-теоретики допускают существование других экзотических компактных тел. Некоторые из них, например гипотетические бозонные звезды из взаимодействующих частиц, способны испускать при столкновениях сигналы, очень похожие на всплески от черных дыр. Различить их помогает квадрупольный момент, вызванный вращением. Этот физический параметр показывает, насколько сильно центробежные силы искажают форму тела и сплющивают его сферу, оставляя четкий след в гравитационном излучении.
Событие GW241011 детекторы LIGO в Ханфорде и Virgo в Италии зафиксировали в октябре 2024 года. Система состояла из двух объектов с массами 19,6 и 5,9 массы Солнца. Более массивный участник обладал безразмерной скоростью вращения около 0,78, а отношение сигнал/шум в сети детекторов достигло значения 36.
Соавторы исследования Н. В. Кришненду, Тамара Евстафьева и Адитья Виджайкумар применили метод байесовской оценки параметров, который группа разрабатывала еще с 2017 года. Большая разница в массах партнеров, быстрое вращение главного тела и высокая четкость сигнала позволили измерить квадрупольный момент с рекордной точностью.
Авторы объединили численные симуляции стабильности экзотических звезд с анализом реальных данных наблюдений. Полученные ограничения полностью исключили вращающиеся бозонные звезды с четверным самодействием: их деформация оказалась несовместима с сигналом интерферометров. При этом исследование не закрывает абсолютно все альтернативные гипотезы. Физики подчеркивают, что данные наблюдений допускают существование сверхкомпактных экзотических тел с компактностью C более или равной 0,24.
Текущие выводы относятся исключительно к одному изученному объекту, а не ко всей популяции во Вселенной. В дальнейшем исследователи рассчитывают объединить квадрупольные измерения с анализом приливных деформаций, которые возникают из-за гравитационного притяжения компаньона. Новые возможности откроются ближе к 2029 году с запуском пятого цикла наблюдений детекторов LIGO и Virgo, а затем при вводе в строй гравитационно-волновых телескопов третьего поколения и космической обсерватории LISA.
Иллюстрация Tamara Evstafyeva
Самое популярное
