Слишком много великанов. Американские астрофизики связали рост черных дыр с расширением Вселенной

В последнее время мы узнали о них намного больше. Благодарить нам стоит гравитационные волны. Их существование предсказал еще Альберт Эйнштейн, однако подтверждение на практике мы получили буквально несколько лет назад

Это ряби, возникающие в самой ткани пространства-времени в результате событий невероятной мощности — слияние двух черных дыр вполне подходит под это определение. Отслеживание гравитационных волн помогает ученым «смотреть» на черные дыры, узнавать их размеры и изучать эволюцию.

Однако все равно белых пятен пока еще слишком много. Даже зарождение черных дыр до сих пор остается тайной.

Согласно нашей главной гипотезе, для зарождения черной дыры нужна звезда, обладающая достаточной массой — в несколько раз больше Солнца. Однако за последние несколько лет ученые обнаружили, что некоторые новорожденные черные дыры обладают массой в 40, 50 и даже 100 солнечных.

Ученые предлагали различные сценарии того, как могут зарождаться подобные великаны, однако ни один из них не проходил проверку временем. Исследование команды астрофизиков из Гавайского университета в Маноа, Чикагского университета и Мичиганского университета в Анн-Арборе, опубликованное в журнале Astrophysical Journal Letters, предлагает гипотезу, которая вполне может прижиться в научном сообществе.

Ученые предполагают, что черные дыры могут увеличиваться не только поглощая окружающую их материю, но и в результате еще более естественного процесса — расширения Вселенной.

Обычно ученые моделируют черные дыры внутри Вселенной, которая не может расширяться.

«Это упрощает уравнения Эйнштейна, потому что в не растущей Вселенной гораздо меньше факторов, за которыми нужно следить. Однако есть компромисс: такие прогнозы могут быть разумными только в течение ограниченного периода времени», — говорит Кевин Крокер, профессор кафедры физики и астрономии Университета Маноа, руководивший исследованием.

При анализе гравитационных волн это имеет смысл, ведь они несут в себе информацию о событиях, которые длятся доли секунды, какими бы грандиозными они не были. Однако, если мы говорим не только о непосредственном моменте слияния, то это процесс, который может длиться миллиарды лет, в течении которых черные дыры будут двигаться навстречу друг другу. За это время Вселенная станет намного больше — и странно, что раньше об этой связи никто не задумывался, утверждают ученые.

Крокер и его команда говорят о космологической связи — явлении, которое подразумевает теория Эйнштейна: масса черной дыры может расти синхронно со Вселенной. Самый известный пример этого явления — свет, который теряет энергию по мере роста Вселенной.

Чтобы проверить свое предположение, ученые смоделировали рождение, жизнь и смерть миллионов пар больших звезд, в результате чего появлялась пара черных дыр. Все они были связаны с размером Вселенной — по мере ее роста, массы черных дыр также возрастали. Когда же исследователи сравнили свои модели с данными детекторов гравитационных волн, они поняли, что все сходится.

«Поначалу я даже не знал, что думать. Это настолько простая идея, и я удивлен, что она сработала так хорошо», — говорит профессор Мичиганского университета Грегори Тарле.

Ученые подчеркивают, что их гипотеза подходит еще и потому, что она не опровергает наши существующие знания об эволюции звезд. Они уверены, что их идея космологической связи — вполне реалистичная идея, а будущие наблюдения, а также детекторы гравитационных волн повышенной чувствительности помогут им проверить эту связь в будущем.