«Мы не думаем, что образование черных дыр с такими массами в результате обычного механизма коллапса звезды после ее смерти является возможным», — заявил физик Марк Ханнэм из Кардиффского университета в Уэльсе, работающий на лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO), которая зафиксировала столкновение. Исследователям придется искать другие объяснения, пишет Scientific American.

Ученые вывели свойства черных дыр из гравитационных волн, колебаний ткани пространства-времени. Эти волны были зарегистрированы 23 ноября 2023 года двумя детекторами LIGO в Ханфорде, штат Вашингтон, и Ливингстоне, штат Луизиана. Две черные дыры вращались по спирали друг вокруг друга, постепенно сближаясь, прежде чем слиться в одну. В ходе этого процесса они испускали гравитационные волны.

До того масса самой тяжелой черной дыры, которая возникла из слияния двух более легких, составляла 140 масс Солнца. В новом событии примерно такая масса была только у одной из двух черных дыр. А в результате их слияния образовалась новая черная дыра массой примерно в 225 масс Солнца.

Черные дыры с массой менее 60 масс Солнца образуются при коллапсе звезды в конце ее жизни. Однако существует диапазон масс черных дыр — от 60 до 130 — на который, как считают ученые, этот механизм не распространяется. Считается, что звезды, из которых могли бы образоваться такие черные дыры, после гибели полностью взрываются, не оставляя после себя никаких черных дыр. Неопределенность в оценке масс недавно обнаруженных черных дыр означает, что, вероятно, по крайней мере одна из них, а возможно, и обе, попали в этот интервал масс.

Одно из возможных объяснений заключается в том, что эти черные дыры формировались постепенно, в результате столкновений более мелких черных дыр. Такие повторяющиеся слияния могли происходить в плотных скоплениях звезд и черных дыр.

Вызывает вопросы и скорость вращения наблюдаемых черных дыр. У каждой черной дыры есть максимально возможная скорость вращения, зависящая от массы. Одна из черных дыр в столкновении вращалась примерно со скоростью 90% от своей предельной скорости, а другая — близкой к 80%. Это одно из самых высоких значений для черных дыр, которые регистрировала обсерватория LIGO.

Есть и альтернативное объяснение: черные дыры могли скапливаться в тени гораздо большей черной дыры, в том, что астрономы называю активным галактическим ядром. Это область галактики, окружающая центральную сверхмассивную черную дыру, которая питается газовым диском. Если черные дыры родились там или попали в этот диск, они могли поглощать газ, набирая массу перед слиянием.

Дальнейшие исследования помогут лучше понять свойства черных дыр и того, как они образовались.

Когда галактики сталкиваются, сверхмассивные черные дыры в их центре начинают свой гравитационный танец, сближаясь вплоть до полного слияния. Однако подробности последнего этапа поглощения остаются для ученых загадкой. Астрофизики из Южной Кореи предложили рассмотреть вариант нечеткой темной материи.