Слияние двух черных дыр в двойной системе излучает энергию, которая может быть обнаружена на Земле гравитационно-волновыми обсерваториями. На сегодняшний день LIGO Scientific Collaboration и VIRGO объявили о десятках достоверных обнаружений таких слияний. Теперь один из основных вопросов, на который мы можем попытаться ответить, касается происхождения таких сливающихся двойных звезд: происходят ли они из изолированных двойных звезд или из плотной звездной среды? Ответ может быть не таким простым.
Недавнее исследование, опубликованное в Astrophysical Journal Letters, под руководством выпускника OzGrav (Университет Монаша), доктора Алехандро Винья-Гомеса и нынешнего научного сотрудника DARK в Институте Нильса Бора, показывает, что некоторые двойные черные дыры могут возникать из тройных звездных систем. Тройная звездная система состоит из внутренней двойной и тройного звездного компаньона, вращающихся вокруг нее. Если внутренняя двойная система достаточно близка, она может стать двойной черной дырой, которая быстро сливается. Результат слияния бинарных черных дыр — одна вращающаяся черная дыра. Слияние внутренней двойной черной дыры преобразует исходную тройную систему в двойную, которая сама может слиться в эпоху Вселенной. Однако сборка этих тройных систем не так проста, как кажется, поскольку они должны формироваться с низкой металличностью.
Астрономы считают металлами все элементы, кроме водорода и гелия. Среды с низкой металличностью — это среды, в которых водород и гелий составляют более 99% вещества. Ученые считают, что редкие компактные звезды существуют в средах с низкой металличностью. В этих средах быстрое вращение и перемешивание перемешивают звездное топливо и ограничивают расширение химически однородно развивающихся звезд. Кроме того, металличность возрастает с возрастом Вселенной, и поэтому более вероятно, что компактные звезды образовались в далеком прошлом.
Винья-Гомес и его сотрудники изучили свойства таких последовательных слияний двойных черных дыр и пришли к выводу, что GW170729, один из обнаруженных сигналов слияния двойных черных дыр, может иметь тройное звездное происхождение. У прародителя GW170729 есть по крайней мере одна быстро вращающаяся черная дыра, вероятно, в результате предыдущего слияния.
Более того, массы согласуются с массами химически однородно развивающихся звезд, а предполагаемое время формирования совпадает со временем, которое потребовалось бы тройной системе, чтобы испытать два последовательных слияния. Будущие наблюдения из гравитационно-волновых обсерваторий помогут глубже исследовать этот канал образования и, в более общем плане, понять происхождение слияния двойных черных дыр.
