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 исследованиерасширяет представления о "местах обитания" двойных чёрных дыр.
Команда учёных во главе с ньей Чакрабарти (Sukanya Chakrabarti) из Рочестерского технологического института рассчитала, что немало таких объектов должно возникать и на окраинах спиральных галактик.
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.