Астрофизики из Калифорнийского технологического института (Caltech) во главе с Катериной Хатзиоанну проанализировали данные сети гравитационно-волновых обсерваторий LIGO-Virgo-KAGRA. LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) - лазерный интерферометр, который регистрирует гравитационные волны, то есть колебания пространства-времени. Сеть объединяет детекторы в США, Италии и Японии; за десять лет она зафиксировала более 300 столкновений чёрных дыр. Работа опубликована в журнале Physical Review D.

Учёные изучили распределение масс 257 слияний чёрных дыр. Оказалось, что три четверти из них имеют массу около 10 масс Солнца. Кроме того, впервые обнаружен заметный дефицит чёрных дыр с массами от 12 до 16 солнечных. "Мы постоянно видим слияния чёрных дыр с массой 10 солнечных, - говорит первый автор работы Айзек Легред. - Но почему, скажем, чёрные дыры с массой 14 солнечных так редки? Провал в распределении масс указывает на то, что для образования обилия десятисолнечных чёрных дыр может требоваться особый коктейль внутренней физики".

Исследователи также проанализировали скорости вращения чёрных дыр, которые зависят от того, как они формировались. Выяснилось, что у десятисолнечных чёрных дыр разброс скоростей вращения уже, чем у всей выборки. В совокупности эти результаты согласуются с гипотезой о том, что такие чёрные дыры представляют собой отдельную популяцию с общим происхождением. Возможно, они возникли в результате тихого схлопывания массивных звёзд - так называемых неудавшихся сверхновых, когда звезда не сбрасывает оболочку, а сразу превращается в чёрную дыру.

Однако авторы подчёркивают: прямых доказательств неудавшихся сверхновых пока нет. Речь идёт о том, что наблюдения гравитационных волн совместимы с теоретическими предсказаниями для такой популяции. "Мы можем вглядываться в небо и изучать исторические записи о массивных звёздах, которые не взорвались, но это сложно, потому что они просто исчезают без вспышки, оставляя тёмное пятно на небе, - поясняет Легред. - Наше исследование показывает, что данные гравитационно-волновых наблюдений согласуются с тем, что большинство двойных чёрных дыр образуются в результате особого рода неудавшихся сверхновых, но требуются дальнейшие исследования".

Учёные отмечают, что чёрные дыры рождаются в одних из самых экстремальных условий во Вселенной, и возможность лучше понять их формирование вызывает большой интерес. Пока же выводы остаются статистическими: они указывают на связь между параметрами слияний и возможным сценарием рождения, но не доказывают причину.

Источник: Phys.org