Исследователи представили первое правдоподобное объяснение того факта, что одна из наиболее массивных пар черных дыр, наблюдаемых до сегодняшнего дня, двигалась перед столкновением не по круговой орбите. Предлагаемое авторами решение включает хаотичное тройное взаимодействие внутри гигантского газового диска, окружающего сверхмассивную черную дыру (СМЧД), расположенную в другой галактике.

Нам известно о черных дырах относительно немного, поскольку их наблюдения в оптическом диапазоне затруднены – эти объекты не излучают собственного света и поглощают всю падающую на них материю и даже свет. Однако изучение столкновений между такими объектами возможно при помощи методов гравитационно-волновой астрономии.

В 2019 г. ученые при помощи гравитационно-волновых обсерваторий LIGO и Virgo обнаружили необычное гравитационно-волновое событие под названием GW190521. Астрономы полагают, что это событие было связано со столкновением между двумя черными дырами, массы которых превышали максимально допускаемую ранее для объектов этого класса величину, а само столкновение сопровождалось вспышкой в оптическом диапазоне. Представители научного сообщества предложили несколько возможных объяснений, однако гравитационно-волновые наблюдения наложили еще одно ограничение на эту систему, показав, что в последние моменты перед столкновением эти черные дыры обращались друг относительно друга не по круговой орбите.

Новое исследование, проведенное группой под руководством Юхана Самсинга (Johan Samsing) из Института Нильса Бора Копенгагенского университета, Дания, позволило выяснить, что система GW190521 была сформирована в результате тройного взаимодействия. В результате проведенного моделирования ученые установили, что, несмотря на относительную редкость тройных столкновений между черными дырами в трехмерном пространстве, их вероятность повышается в случае близкого к двумерному взаимодействия между черными дырами внутри галактического диска в окрестностях центра галактики – своеобразной «партии в бильярд», в которой в роли шаров выступают черные дыры. Кроме того, взаимодействие с газом галактического диска могло вызывать наблюдаемую со стороны события GW190521 вспышку света, отметили авторы.

Работа опубликована в журнале Nature.