Обсерватории LIGO и Virgo обнаружили множество черных дыр с массой большей массы 50 Солнц, а некоторые из них достигают массы 100 Солнц. Пока ни один предложенный сценарий не смог объяснить разнообразие наблюдаемых слияний черных дыр. Однако возможно, что как большие, так и малые массы черных дыр могут возникать в результате одного процесса — расширения самой Вселенной.
Ученые предположили, что на массу черных дыр при их слиянии влияет расширение Вселенной
С момента первого наблюдения за сливающимися черными дырами с помощью лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории LIGO в 2015 году астрономы неоднократно удивлялись их большой массе. Несмотря на то, что чёрные дыры не излучают свет, их слияние наблюдается благодаря испусканию гравитационных волн — колебаний пространства-времени, предсказанных общей теорией относительности Эйнштейна. Физики ожидали, что черные дыры будут иметь массу меньшую, чем 40 Солнц, поскольку сливающиеся черные дыры возникают из массивных звезд.
https://rantonels.github.io/starless/
В течение последних лет учёные обнаруживали слияния черных дыр, подтверждая основное предсказание теории гравитации Эйнштейна. Но многие из этих черных дыр неожиданно велики.
Астрономы обычно моделируют черные дыры внутри стационарной Вселенной, которая не может расширяться — это предположение упрощает уравнения Эйнштейна. Такое упрощение разумно на коротких промежутках времени — например, как в событиях, обнаруживаемых LIGO и Virgo, которые длятся всего несколько секунд. Но эти же слияния потенциально могут происходить миллиарды лет. За время, прошедшее между образованием пары черных дыр и их окончательным слиянием, Вселенная может сильно разрастись.
Для изучения этой гипотезы исследователи смоделировали рождение, жизнь и смерть миллионов пар крупных звезд. После коллапса обоих звезд в паре они превратились в черные и дыры и начали сближаться по спирали. Поскольку Вселенная продолжала расти, массы этих черных дыр увеличивались. В результате при слиянии образовавшаяся черная дыра оказывалась массивнее, чем обе дыры отдельно при их образовании. Данные LIGO-Virgo хорошо согласуются с прогнозами модели.
По словам исследователей, новая модель интересна тем, что не требует никаких изменений в нашем текущем понимании формирования, эволюции и гибели звезд. Согласие между новой моделью и текущими данными достигается признанием того, что существование черных дыр в статичной Вселенной невозможно.
Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal Letters.