Исследователи из Университетского колледжа Лондона и Потсдамского университета в Германии изучили две самые массивные соприкасающиеся звезды в соседней галактике, которые в конечном итоге превратятся в черные дыры и столкнутся, послав рябь в пространстве и времени.
Черные дыры, которые мы наблюдаем сегодня, образовались миллиарды лет назад, когда во Вселенной плавали более низкие уровни железа и других тяжелых элементов. По мере старения Вселенной уровни этих элементов увеличивались, что делало явление слияния черных дыр менее распространенным явлением.
Звезды, которые вращаются вокруг общего центра тяжести и вместе известны как двойная звезда, находятся в Малом Магеллановом Облаке, всего в 210 000 световых лет от нашей галактики Млечный Путь. Звезды вращаются вокруг друг друга каждые три дня и являются самыми большими соприкасающимися звездами (контактными двойными звездами), которые когда-либо наблюдались. Но именно их взаиморазрушающие отношения вызвали интерес исследователей.
Использование долгосрочных данных, собранных телескопом НАСА «Хаббл» и многоблочным спектроскопическим исследователем (MUSE) на очень большом спутнике Европейской южной обсерватории (ESO). Телескопом в Чили, как и другими телескопами, исследователи измерили различные полосы света, исходящие от двойной звезды (спектральный анализ). Они обнаружили, что большая часть внешней оболочки меньшей звезды была содрана большей.
«Эта двойная звезда является самой массивной контактной двойной из наблюдаемых на сегодняшний день», – сказал Даниэль Паули, соавтор исследования. «Меньшая, более яркая и горячая звезда, масса которой в 32 раза больше массы Солнца, в настоящее время теряет массу из-за своего более крупного компаньона, масса которого в 55 раз превышает массу нашего Солнца».
В схеме астрономической эволюции это По мнению исследователей, вскоре маленькая звезда превратится в черную дыру, и ее роль изменится на противоположную.
«Меньшая звезда станет черной дырой первой всего через 700 000 лет либо в результате впечатляющего взрыва, называемого сверхновой, либо она может быть настолько массивной, что коллапсирует в черную дыру без внешнего взрыва», — сказал Мэтью Рикард, ведущий исследователь. автор исследования. «Они будут непростыми соседями в течение примерно трех миллионов лет, прежде чем первая черная дыра начнет накапливать массу от своего компаньона, мстя ему».
Их выводы были подкреплены сравнением наблюдений гравитационных волн с помощью интерферометра Virgo и LIGO, Лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории, с теоретическими моделями эволюции двойных звезд.
«Благодаря детекторам гравитационных волн Virgo и LIGO, за последние несколько лет были обнаружены десятки слияний черных дыр», — сказал Рикард. «Но до сих пор нам еще предстоит наблюдать звезды, которые, по прогнозам, коллапсируют в черные дыры такого размера и сливаются во временном масштабе, короче или даже в целом сопоставимом с возрастом Вселенной».
Гравитационные волны — это невидимая «рябь» во времени и пространстве, вызванная самыми бурными и энергичными процессами во Вселенной. Сильнейшие гравитационные волны создаются катаклизмами вроде столкновений черных дыр, которые разрушают пространство-время таким образом, что посылают космическую рябь, распространяющуюся во всех направлениях со скоростью света. Эти волны несут информацию о своем происхождении.
«Всего через 200 000 лет, мгновение по астрономическим меркам, звезда-компаньон тоже превратится в черную дыру», — сказал Паули. «Эти две массивные звезды будут продолжать вращаться вокруг друг друга, совершая круговые движения каждые несколько дней в течение миллиардов лет».
Согласно результатам исследования, у нас есть некоторое время, прежде чем черные дыры столкнутся. Но когда они это сделают, это будет генерировать гравитационные волны, которые можно обнаружить на Земле.
«Медленно они будут терять эту орбитальную энергию из-за излучения гравитационных волн, пока они не будут вращаться друг вокруг друга каждые несколько секунд, наконец, сливаясь вместе. через 18 миллиардов лет с огромным выбросом энергии через гравитационные волны», — сказал Паули.
Нахождение таких звезд так близко к нашей собственной галактике позволило исследователям расширить наши знания о Вселенной.
«Обнаружение звезд на этом эволюционном пути так близко к нашей галактике Млечный Путь дает нам прекрасную возможность узнать еще больше о том, как формируются эти двойные черные дыры», – добавил Рикард.
Исследование было завершено. принято к публикации в журнале Астрономия и астрофизика.
