Подтверждено существование «запрещенного диапазона» масс черных дыр

Международная команда исследователей обнаружила новые доказательства редкой формы взрыва звезд – так называемой парно-нестабильной сверхновой. Открытие помогает лучше понять одни из самых катастрофических событий во Вселенной. Результаты исследования представлены в журнале Nature.

«Обычно массивные звезды в конце жизни коллапсируют в черные дыры – объекты с такой сильной гравитацией, что свет не может их покинуть. Однако некоторые очень массивные звезды разогреваются до экстремальных температур и полностью разрываются в парно-нестабильной сверхновой, не оставляя после себя никакой черной дыры», – рассказывают авторы открытия.

Парно-нестабильные сверхновые возникают в очень массивных звездах, когда температура в их ядре становится настолько высокой, что сверхэнергетическое излучение начинает превращаться в пары частиц и античастиц – электронов и позитронов. Из-за этого падает внутреннее давление, удерживающее объект от сжатия. Ядро резко коллапсирует, а затем происходит мощнейший взрыв, который полностью разрывает звезду, не оставляя после себя черной дыры.

Эта теория была впервые предсказана в 1960-х годах, но до сих пор такие события трудно отличить от обычных взрывов звезд.

В своем исследовании ученые использовали данные о гравитационных волнах – колебаний ткани пространства-времени, зафиксированных сетью детекторов LIGO-Virgo-KAGRA. Анализ этих сигналов позволил измерить массы черных дыр и обнаружить так называемый «запрещенный диапазон» масс.

Оказалось, что черные дыры с массой более 45 солнечных масс встречаются крайне редко, потому что звезды, способные их породить, разрываются в парных нестабильных сверхновых.

«В этом запрещенном диапазоне звезды не формируют черные дыры. Единственные черные дыры такой массы появляются только после слияния более мелких черных дыр», – заключили авторы открытия.