«Мош-ямы» в звездных скоплениях — вероятный источник первых черных дыр LIGO: первое обнаружение LIGO слияния черных дыр «идеально соответствует» модели Северо-Запада

Эти бинарные черные дыры рождаются в хаотической «мош-яме» шарового скопления, выбрасываются из скопления, а затем в конечном итоге сливаются в одну черную дыру. Эта теория, известная как динамическое образование, является одним из двух признанных основных каналов формирования двойных черных дыр, обнаруженных Advanced LIGO (лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория).По словам исследователей, первое обнаружение LIGO слияния черных дыр полностью согласуется с моделью динамического образования, разработанной исследовательской группой Северо-Запада, и именно этого можно ожидать от шарового скопления.Сталкивающиеся черные дыры не излучают свет; однако они выделяют феноменальное количество энергии в виде гравитационных волн.

Первое обнаружение этих волн произошло 14 сентября, а второе, о котором было объявлено миру сегодня утром, произошло три месяца спустя. Эти события открыли новую эру в астрономии: использование гравитационных волн для изучения Вселенной.«Благодаря LIGO мы больше не просто теоретики, занимающиеся спекуляциями — теперь у нас есть данные», — сказал Фредерик А. Расио, астрофизик-теоретик Северо-Западного университета и старший автор исследования. «Относительно простой и хорошо понятный процесс, кажется, работает.

Простая физика новичка — первый закон движения Ньютона — объясняет гравитационную динамику первых черных дыр, обнаруженных LIGO».Расио подробно расскажет, как первое обнаружение LIGO вписывается в теорию его команды на брифинге для СМИ в 14:15. Тихоокеанское летнее время сегодня (15 июня) на летнем собрании Американского астрономического общества (AAS) в Сан-Диего.

Он также будет доступен для обсуждения исследования на соответствующей стендовой сессии позже в тот же день, с 17:30 до 18:30. PDT на заседании AAS.Сегодня на отдельном брифинге для СМИ LIGO Scientific Collaboration объявила о втором обнаружении — в День подарков в Великобритании и Рождество 2015 года в США — гравитационных волн и сливающихся черных дыр. Эта растущая популяция черных дыр поможет астрофизикам больше узнать о Вселенной.

«Мы были в восторге от новостей, объявленных ранее в этом году LIGO о первом обнаружении сталкивающихся черных дыр», — сказал Карл Л. Родригес, ведущий автор исследования и доктор философии. студент исследовательской группы Расио. «Результаты практически совпадают с тем, о чем мы думали. Мы с нетерпением ждем возможности работать с данными новых обнаружений».

Слияние двух черных дыр — очень жестокое и экзотическое событие. Расио и его команда использовали модели шаровых скоплений — сферических скоплений из миллиона плотно упакованных звезд, распространенных во Вселенной, — чтобы продемонстрировать, что типичное скопление может естественным образом создавать двойную черную дыру, которая сливается и образует одну большую черную дыру. отверстие.Их мощная компьютерная модель может предсказать, сколько сливающихся двойных черных дыр LIGO может обнаружить: потенциально 100 выкованных в ядрах этих плотных звездных скоплений в год.

Модель также показывает, где во Вселенной находятся двойные черные дыры, как давно они слились и массы каждой черной дыры.«Простые физические процессы заставляют тяжелые черные дыры стремиться к центру скопления», — сказал Расио. «Эти пары в конечном итоге сливаются и обнаруживаются LIGO».

Он — профессор Джозефа Каммингса на факультете физики и астрономии Северо-Западного колледжа искусств и наук Вайнберга.«К концу десятилетия мы ожидаем, что LIGO обнаружит от сотен до тысяч двойных черных дыр», — сказал Родригес.Расио и Родригес являются членами Северо-Западного центра междисциплинарных исследований и исследований в области астрофизики (CIERA).В своем исследовании Расио, Родригес и его коллеги подробно описывают процессы динамического взаимодействия, которые могут образовывать сливающуюся двойную систему черных дыр.

Они также показывают, что теоретические предсказания для этого динамического канала формирования, в целом, намного более надежны, чем модели для другого основного канала формирования двойных черных дыр, основанные на эволюции массивных звезд в изолированных двойных системах (а не в звездных скоплениях) ».Родригес и его коллеги использовали 52 подробные компьютерные модели, чтобы продемонстрировать, как шаровое скопление действует как доминирующий источник двойных черных дыр, производя сотни слияний черных дыр в течение 12 миллиардов лет существования кластера.

Сравнивая модели с недавними наблюдениями скоплений в галактике Млечный Путь и за ее пределами, результаты показывают, что Advanced LIGO (лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория) может в конечном итоге увидеть более 100 слияний двойных черных дыр в год.Для исследования группа исследователей использовала параллельный вычислительный код для моделирования звездных скоплений, разработанный в рамках междисциплинарного сотрудничества при поддержке CIERA между отделом физики и астрономии Северо-Западного университета и отделом электротехники и информатики. В статью включены 52 модели компьютеров, и для их самой большой модели потребовалось 30 000 часов вычислительной мощности.Advanced LIGO (лазерная интерферометрическая обсерватория гравитационных волн) — это крупномасштабный физический эксперимент, предназначенный для прямого обнаружения гравитационных волн космического происхождения.

Лазерные интерферометры обнаруживают гравитационные волны от мельчайших колебаний подвешенных зеркал, приводимых в движение, когда волны проходят через Землю.


Портал обо всем