Открити са доказателства за три субпопулации от сливащи се черни дупки

Ваня Милева Последна промяна на 14 April 2026 в 00:00 1944 0

Художествено изображение на сливащи се две черни дупки, едната от които има необичайно върте

Кредит Carl Knox, OzGrav, Swinburne University of Technology
Художествено изображение на сливащи се две черни дупки, едната от които има необичайно въртене.

Астрономи, анализиращи данни за гравитационни вълни от колаборацията LIGO-Virgo-KAGRA, съобщават, че сливащите се двойки черни дупки попадат в три различни категории. Проучването показва, че трите субпопулации имат свои собствени характерни маси, спиново поведение (въртене) и скорост на сливане, които могат да бъдат свързани с различни доминиращи механизми на формиране.

Статията, очертаваща резултатите им, е представена на сървъра за предпечат arXiv.

Смес от три

Данните в четвъртия каталог на гравитационните вълни (GWTC-4), публикуван от колаборацията LIGO-Virgo-KAGRA, включват повече от 150 засечени сливания на черни дупки. Анализът на този набор от данни разкрива, че общата популация от сливащи се двойни черни дупки може да няма един и същ произход.

Когато изследователите анализират как масите на черните дупки са разпределени в популацията, те виждат ясно изразени пикове около 10 слънчеви маси и 35 слънчеви маси.

Подобни характеристики били наблюдавани и в поведението на спиновете и съотношенията на масите на системите, със забележими промени около 20 и 40 слънчеви маси.

Ако един и същ процес е задвижвал всички сливания, би се очаквало по-плавно разпределение. Тези характеристики предполагат, че сливанията на черни дупки може да са причинени от множество фактори на образуване.

В новото проучване, изследователите симулират ключови свойства, като маси, спиново поведение и скорости на сливане, за да възпроизведат наблюдаваните характеристики на цялостната популация, и откриват, че тя се обяснява най-добре като смес от три различни групи двойни черни дупки. След това свързват стойностите на параметрите, които представляват свойствата на всяка група, с теоретични прогнози, за да идентифицират най-вероятния път, който ги е образувал.

Разпределения на първичните маси на трите симулирани компонента: първа (в синьо), втора (жълто) и трета (зелена) субпопулации.Разпределения на първичните маси на трите симулирани компонента: първа (в синьо), втора (жълто) и трета (зелена) субпопулации. Първата субпопулация показва пик около 10 слънчеви маси, а втората - пик около 35 слънчеви маси. Кредит: arXiv (2026). DOI: 10.48550/arxiv.2603.17987

Тежък, по-тежък, най-тежък

Първата група двойни черни дупки, която съставлява 79% от общата популация, показва остър пик около 10 слънчеви маси. Тези черни дупки с ниска маса са бавно въртящи се системи с много малко трептене. Те се въртят около оста си (спиново поведение) в същата равнина като орбиталното си въртене.

Всички тези характеристики сочат, че тези двойни черни дупки вероятно са възникнали чрез изолирана еволюция на двете тела. Тоест, когато две звезди, родени като двойка, еволюират, обменят маса и се сливат в черни дупки, които се сливат, без външно влияние.

Втората субпопулация от двойни черни дупки съставлява близо 14,5% от всички открити двойни системи и обяснява отличителната характеристика около 35 слънчеви маси, наблюдавана при наблюденията.

Екипът установява, че тези двойни системи имат черни дупки с почти еднакви маси и равни спиновете на черните дупки, подравнени и неподравнени с орбитата, с по-голямо колебание в сравнение с първата група. Тези черни дупки със средна маса показват признаци на по-хаотичен произход в сравнение с първата група.

Изследователите предполагат, че тези двойни звезди вероятно са се образували в пренаселена среда, като например кълбовиден куп. Те казват, че двойка черни дупки, повлияни от трети далечен обект, също биха могли да произведат такива двойни черни дупки.

Накрая, третата популация, която съставлява само 2,5% от общата популация, попада в горния край на разпределението на масата. Тези системи имат черни дупки с неравномерна маса и показват сложно спиново поведение, със забележимо колебание. Изследователите предполагат, че те вероятно са се образували чрез йерархични сливания, като поне една от черните дупки е остатък от по-ранно сливане.

Изследователите обаче отбелязват, че тези канали за формиране вероятно са доминирали във всяка субпопулация, но може да има и други процеси, които са в действие.

"Въпреки че тези заключения са сравнително надеждни, пряката връзка на субпопулациите с единични канали остава неуловима", пишат те в своята статия. С предстоящите публикации на данни от сътрудничеството LIGO-Virgo-KAGRA, те се стремят да получат по-убедителни резултати за това как се формират тези различни сливащи се популации от черни дупки.

Справка: Anarya Ray et al, On the Astrophysical Origin of Binary Black Hole Subpopulations: A Tale of Three Channels?, arXiv (2026). DOI: 10.48550/arxiv.2603.17987

Източник: Astronomers find evidence for three subpopulations of merging black holes, Shreejaya Karantha, Phys.org

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Космос

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !