На окраинах спиральных галактик сливаются полчища чёрных дыр

Там, где заканчивается видимый звёздный диск, ещё тянется шлейф нейтрального водорода.

Фото NASA/JPL-Caltech/VLA/MPIA.

Следы древнего столкновения галактик могут помочь прямо зафиксировать частицы тёмной материи.

Фото Global Look Press.

Две чёрные дыры, составляющие тесную двойную систему, рано или поздно сталкиваются и сливаются. Этот катаклизм порождает гравитационные волны, о которых мы очень подробно рассказывали.

Но такие события не происходят, что называется, на каждом углу. Только самые большие звёзды превращаются в чёрные дыры в конце своего жизненного пути. Светила поменьше становятся нейтронными звёздами, а совсем миниатюрные – белыми карликами. Ещё сложнее задача "сделать" тесную двойную систему, в которой оба компонента – чёрные дыры.

Астрономы изучили этот процесс теоретически и выяснили, какие условия для него благоприятны. Прежде всего в качестве "строительного материала" нужно использовать межзвёздный газ, бедный тяжёлыми элементами. Например, те 2% элементов тяжелее гелия, которыми может похвастаться Солнце – это катастрофически много. Важны и другие параметры среды.

Где же во Вселенной располагается подходящее место для того, чтобы пары чёрных дыр возникали и сливались в изобилии, дабы не оставлять детекторы гравитационных волн без работы? Астрономам уже известен как минимум один ответ: это карликовые галактики. Но недавно опубликованное исследование расширяет представления о "местах обитания" двойных чёрных дыр.

Команда учёных во главе с Суканьей Чакрабарти (Sukanya Chakrabarti) из Рочестерского технологического института рассчитала, что немало таких объектов должно возникать и на окраинах спиральных галактик.

Следы древнего столкновения галактик могут помочь прямо зафиксировать частицы тёмной материи.
Следы древнего столкновения галактик могут помочь прямо зафиксировать частицы тёмной материи.
Фото Global Look Press.

Отметим, что ответить на вопрос, где заканчивается галактика, не так просто, как кажется при взгляде в оптический телескоп. Мы довольно отчётливо видим край звёздного диска. Но за ним далеко в глубины космоса простирается шлейф из разрежённого нейтрального (то есть не ионизированного) водорода. В нём тоже образуются звёзды, просто они встречаются гораздо реже, чем в более "населённых" районах галактики.

Авторов исследования интересовало, насколько часто на этих "водородных окраинах" могут происходить слияния чёрных дыр. Ключевые параметры здесь – это содержание тяжёлых элементов в местном газе и предполагаемая скорость звездообразования. Эти данные учёные позаимствовали из предшествующих работ коллег.

Внедрив их в собственную модель, они рассчитали, что на окраинах спиральных галактик должно происходить порядка сорока таких слияний на кубический гигапарсек в год. В то же время для карликовых галактик, по их расчётам, аналогичный показатель меньше более чем в десять раз.

Таким образом, заключают авторы, именно окраины больших и ярких спиральных галактик, а не тусклые карликовые "звёздные острова", должны вносить основной вклад в "гравитационный шум" Вселенной.

Это очень хорошая новость для астрономов. Детекторы гравитационных волн уже позволяют определять, из какой области неба пришёл сигнал. Правда, точность пока невысока, но она станет выше, когда в строй вступят новые детекторы. И тогда можно будет сравнивать оценки расстояния до галактики, полученные стандартными астрономическими методами (например, с помощью сверхновых типа Ia), и вычисленные по наблюдениям гравитационных волн.

Возможно, говорят авторы, это позволит нам уточнить нынешнюю шкалу расстояний. А мы уже писали о том, что последняя может перевернуть наше представление о Вселенной.