Черные дыры самых тяжёлых масс образуются не от звезд, а путем объединения крупных пустот, обнаружили ученые

Новый взгляд на происхождение самых массивных чёрных дыр

Учёные, изучив 153 события слияния чёрных дыр, зафиксированные в каталоге GWTC‑4, пришли к выводу, что объекты массой более ~45 М⊙ не образуются напрямую после гибели звёзд. Вместо этого они формируются в плотных скоплениях старых звёзд, где уже существующие чёрные дыры часто сталкиваются и объединяются.

Что именно исследовали

- События: 153 зарегистрированных слияния чёрных дыр, обнаруженных LIGO, Virgo и KAGRA.
- Цель: выяснить, как появляются самые тяжёлые объекты – сразу после коллапса сверхмассивной звезды или через серию последующих слияний.

Ключевые выводы

1. Две группы чёрных дыр
- *Малые массы* (до ~45 М⊙) – вероятно, рождаются в результате коллапса ядра массивной звезды при взрыве сверхновой.
- *Большие массы* (> 45 М⊙) – их вращение и ориентация указывают на многократные слияния внутри плотных скоплений.

2. Проблема «провала масс»
Согласно теории, звёзды в определённом диапазоне масс после гибели не оставляют чёрную дыру: взрыв полностью разрушает ядро. Нижняя граница этого провала находится около 45 М⊙. Поэтому прямое образование более массивных чёрных дыр из одной звезды маловероятно.

3. Сценарий цепочки слияний
- После первого слияния масса увеличивается, и в плотном скоплении вероятность второго столкновения возрастает.
- Так формируются объекты массой более 45 М⊙.

Что говорят эксперты

- Изобел Ромеро‑Шоу: «Чёрные дыры большой массы вращаются быстрее, а их оси ориентации кажутся случайными – именно такой сигнал мы ожидаем от многократных слияний в скоплениях».
- Фабио Антонини (Кардиффский университет): «Теперь вопрос стоит не только о том, как образуются эти объекты, но и о том, корректируют ли они наши модели звёздной эволюции».

Итог

Результаты подчёркивают важность роли плотных звёздных скоплений в создании самых тяжёлых чёрных дыр, обнаруженных гравитационными волнами. Это открытие ставит под сомнение традиционные представления о прямом образовании массивных чёрных дыр из одиночных звёзд и подчёркивает необходимость учёта многократных слияний в моделях эволюции компактных объектов.