Ученые впервые проследили за рождением горизонта событий при слиянии черных дыр
Астрофизики впервые измерили ключевые свойства горизонта событий новой черной дыры сразу после слияния двух черных дыр. Для этого они изучили рекордно четкий сигнал гравитационных волн GW250114, который ранее зарегистрировали детекторы LIGO.
Источник: Новости науки.
МОСКВА, 25 июня. /Новости науки/. Международный коллектив астрофизиков впервые проследил за тем, как при слиянии двух черных дыр формируется новый горизонт событий — невидимая граница, из-за которой не может выйти даже свет. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Горизонт событий обычно нельзя увидеть напрямую. Однако его свойства можно восстановить по гравитационным волнам — колебаниям пространства-времени, которые возникают при столкновении массивных объектов. В новой работе ученые измерили две главные характеристики горизонта событий: скорость его вращения и поверхностную силу притяжения.
Для анализа исследователи использовали сигнал GW250114. Его зарегистрировали детекторы LIGO 14 января 2025 года. Источником стали две черные дыры звездной массы. Их массы составляли примерно 30–40 масс Солнца, а само слияние произошло на расстоянии около 1,3 млрд световых лет от Земли.
Этот сигнал оказался самым четким среди всех подобных наблюдений. По словам авторов работы, он был примерно втрое яснее первого сигнала гравитационных волн, который LIGO зарегистрировал в 2015 году. Благодаря этому ученые смогли рассмотреть не только момент сближения и слияния черных дыр, но и короткую фазу после него, когда новая черная дыра еще «звенит» и постепенно приходит в устойчивое состояние.
Авторы исследования разработали алгоритм, который отделяет след горизонта событий от других колебаний гравитационных волн. Он учитывает, как вращающаяся черная дыра закручивает пространство-время вокруг себя. Это явление называют увлечением инерциальных систем. В результате волны несут информацию о том, как быстро вращается новый горизонт событий и как быстро затухают сигналы у его поверхности.
Ученые показали, что часть гравитационного сигнала напрямую связана с новой черной дырой и ее горизонтом событий. Частота этой части сигнала отражает вращение горизонта, а скорость затухания связана с поверхностной гравитацией. Так астрофизики впервые получили наблюдательные данные о формировании этой невидимой границы в реальном космическом событии.
Работа важна не только для изучения черных дыр. Такие наблюдения позволяют проверять общую теорию относительности Альберта Эйнштейна в условиях, которые невозможно создать в лаборатории: при сверхсильной гравитации, огромных скоростях и сильном искривлении пространства-времени. Пока измерения согласуются с теоретическими предсказаниями.
Авторы считают, что будущие наблюдения LIGO, Virgo, KAGRA и новых гравитационных обсерваторий помогут чаще фиксировать подобные события. Это позволит точнее изучать горизонты событий и искать возможные отклонения от современной теории гравитации.
Метод работы основан на анализе гравитационно-волнового сигнала GW250114 и выделении компоненты, связанной с вращением и поверхностной гравитацией горизонта событий новой черной дыры.
Сверил ключевые детали: Nature описывает измерение частоты вращения горизонта ΩH и поверхностной гравитации κ по сигналу GW250114; LIGO зафиксировал это событие 14 января 2025 года, а его источник — слияние двух черных дыр примерно по 30–40 масс Солнца.
Горизонт событий обычно нельзя увидеть напрямую. Однако его свойства можно восстановить по гравитационным волнам — колебаниям пространства-времени, которые возникают при столкновении массивных объектов. В новой работе ученые измерили две главные характеристики горизонта событий: скорость его вращения и поверхностную силу притяжения.
Для анализа исследователи использовали сигнал GW250114. Его зарегистрировали детекторы LIGO 14 января 2025 года. Источником стали две черные дыры звездной массы. Их массы составляли примерно 30–40 масс Солнца, а само слияние произошло на расстоянии около 1,3 млрд световых лет от Земли.
Этот сигнал оказался самым четким среди всех подобных наблюдений. По словам авторов работы, он был примерно втрое яснее первого сигнала гравитационных волн, который LIGO зарегистрировал в 2015 году. Благодаря этому ученые смогли рассмотреть не только момент сближения и слияния черных дыр, но и короткую фазу после него, когда новая черная дыра еще «звенит» и постепенно приходит в устойчивое состояние.
Авторы исследования разработали алгоритм, который отделяет след горизонта событий от других колебаний гравитационных волн. Он учитывает, как вращающаяся черная дыра закручивает пространство-время вокруг себя. Это явление называют увлечением инерциальных систем. В результате волны несут информацию о том, как быстро вращается новый горизонт событий и как быстро затухают сигналы у его поверхности.
Ученые показали, что часть гравитационного сигнала напрямую связана с новой черной дырой и ее горизонтом событий. Частота этой части сигнала отражает вращение горизонта, а скорость затухания связана с поверхностной гравитацией. Так астрофизики впервые получили наблюдательные данные о формировании этой невидимой границы в реальном космическом событии.
Работа важна не только для изучения черных дыр. Такие наблюдения позволяют проверять общую теорию относительности Альберта Эйнштейна в условиях, которые невозможно создать в лаборатории: при сверхсильной гравитации, огромных скоростях и сильном искривлении пространства-времени. Пока измерения согласуются с теоретическими предсказаниями.
Авторы считают, что будущие наблюдения LIGO, Virgo, KAGRA и новых гравитационных обсерваторий помогут чаще фиксировать подобные события. Это позволит точнее изучать горизонты событий и искать возможные отклонения от современной теории гравитации.
Метод работы основан на анализе гравитационно-волнового сигнала GW250114 и выделении компоненты, связанной с вращением и поверхностной гравитацией горизонта событий новой черной дыры.
Сверил ключевые детали: Nature описывает измерение частоты вращения горизонта ΩH и поверхностной гравитации κ по сигналу GW250114; LIGO зафиксировал это событие 14 января 2025 года, а его источник — слияние двух черных дыр примерно по 30–40 масс Солнца.
