Ученые обнаружили два столкновения нейтронной звезды и черной дыры за 10 дней.

Исследователи предсказывали, что такие столкновения будут происходить, но не знали, как часто.

Наблюдения могут означать, что некоторые идеи о том, как формируются звезды и галактики, могут нуждаться в пересмотре.

Профессор Вивьен Рэймонд из Кардиффского университета сказала BBC News, что удивительные результаты были «фантастическими».

«Мы должны вернуться к чертежной доске и переписать наши теории», — бурно сказала она.

«Мы снова извлекли урок. Когда мы предполагаем что-то, через некоторое время мы, как правило, ошибаемся. Поэтому мы должны держать свой разум открытым и смотреть, что говорит нам Вселенная».

Черные дыры — это астрономические объекты, которые обладают такой сильной гравитацией, что даже свет не может покинуть их.

Нейтронные звезды — это мертвые звезды с невероятной плотностью. По оценкам, чайная ложка вещества нейтронной звезды весит около четырех миллиардов тонн.

Оба объекта являются космологическими монстрами. Но черные дыры значительно массивнее нейтронных звезд.

При первом столкновении, которое было обнаружено 5 января 2020 года, черная дыра, в шесть с половиной раз превышающей массу нашего Солнца, врезалась в нейтронную звезду, которая была в 1,5 раза массивнее нашей родительской звезды.

Во втором столкновении, зафиксированном всего 10 дней спустя, черная дыра массой 10 солнечных масс слилась с нейтронной звездой массой два Солнца.

Когда такие массивные объекты сталкиваются, они создают рябь в ткани пространства, называемую гравитационными волнами. И именно эту рябь исследователи обнаружили.

Исследователи взглянули на более ранние наблюдения свежим взглядом. И многие из них были похожими несогласованными столкновениями.

Исследователи обнаружили две сталкивающиеся черные дыры. А также две нейтронные звезды. Но это первый раз, когда они обнаружили нейтронную звезду, врезавшуюся в черную дыру.

Почему это последнее столкновение имеет значение

Это потому, что, согласно современным теориям и прошлым наблюдениям, нейтронные звезды, как правило, встречаются с другими нейтронными звездами и сталкиваются с ними. То же самое и с черными дырами.

Фактически, есть факторы, которые уменьшают шансы нахождения двух разных объектов вместе.

Но два столкновения нейтронной звезды и черной дыры, опубликованные в Astrophysical Journal Letters, могут поставить под сомнение эту устоявшуюся мудрость.

Теперь мы можем склоняться к другому набору теорий. К таким, которые предполагают, что черные дыры и нейтронные звезды действительно находятся рядом друг с другом. Эти альтернативные теории предполагают, что звезды и галактики формировались по-разному. А не так как картина, нарисованная стандартными представлениями о том, как образовался космос.

Например, за миллиарды лет звезды создали множество строительных блоков. А в последствии из которых сформированы более крупные космические структуры, такие как планеты и галактики. Производство в звездах так называемых тяжелых элементов, таких как железо, углерод и кислород, связано с долей черных дыр и пар нейтронных звезд во Вселенной.

Сила, с которой звезды при взрыве внутри себя выталкивают материал, также связана с этим соотношением пар черной дыры и нейтронной звезды. В заключение, новое открытие предполагает, что звезды производят меньше тяжелых элементов и выталкивают их с меньшей силой, чем считалось ранее. А это, в свою очередь, имеет значение для реальных наблюдений за Вселенной.

Никакая существующая теория не может полностью объяснить то, что астрономы видят в ночном небе. Но, по словам доктора Рэймонда, многие идеи можно «подправить», чтобы они лучше соответствовали тому, что мы знаем сейчас.

Профессор Шейла Роуэн из Университета Глазго сообщила BBC News, что наблюдения за типом и частотой столкновений черных дыр и нейтронных звезд за последние шесть лет создают все более детальную картину динамики внутри галактик.

Как происходит понимание

«Все это дает нам богатую картину звездной эволюции. Это последнее наблюдение — еще одно первое понимание того, что есть во Вселенной. И как оно стало таким, каким оно есть», — сказала она.

Столкновения были обнаружены путем измерения волн, вызванных внезапными изменениями гравитационных сил. Сил, возникающих при столкновении двух массивных небесных тел. Это рябь в самой ткани космоса, как камень, брошенный в тихий пруд.

Эти так называемые гравитационные волны путешествуют в космосе на сотни миллионов световых лет. Они и были обнаружены детекторами в штате Вашингтон и Луизиана в США и детектором Девы в центральной Италии. Вместе они образуют коллаборацию Advanced Light Interferometer Gravitational-Wave Observatory (ALIGO).

К тому времени, когда они достигают нас, рябь становится крошечной — меньше ширины атома. Сами детекторы являются одними из самых чувствительных инструментов, когда-либо созданных.

В будущем команда надеется обнаружить столкновения нейтронной звезды и черной дыры, которые будут наблюдаться с помощью телескопов — как в космосе, так и на земле. Это позволит ученым узнать больше о сверхтяжелых материалах, из которых сделаны нейтронные звезды.

В коллаборацию ALIGO входят более 1300 ученых из 18 стран, в том числе исследователи из 11 университетов Великобритании.

По материалам статьи научного корреспондента BBC NEWS Паллаба Гоша.