«Невозможное» слияние чёрных дыр могло оказаться оптической иллюзией пространства-времени
23 ноября 2023 года детектор гравитационных волн LIGO зафиксировал всплеск GW231123 — сигнал от слияния двух чёрных дыр. По первым оценкам, сталкивались гиганты массой примерно 140 и 100 масс Солнца, причём с очень быстрым вращением. Такие объекты трудно получить в стандартных сценариях эволюции звёзд, поэтому событие выглядело «запрещённым».
Новая работа предлагает простое объяснение: чёрные дыры были меньше, чем показалось. Исследователи считают, что на путь гравитационных волн повлияла гравитационная линза — искривление пространства-времени массивным объектом, которое усилило и исказило сигнал, как линза усиливает свет.
Гравитационное линзирование знакомо астрономам по наблюдениям далёких галактик: свет огибает массивные объекты и приходит к нам разными путями и в разное время, из-за чего источник кажется ярче. По общей теории относительности Эйнштейна так же ведут себя и гравитационные волны — их можно отклонять, усиливать и даже расщеплять, а дифракция и интерференция оставляют узнаваемые «узоры» в данных.
Команда построила математическую модель линзирования гравитационных волн и создала софт для её быстрого анализа. Если предположить, что GW231123 был искажён компактным объектом массой порядка 190–850 солнечных или протяжённой структурой вроде шарового звёздного скопления, то «аномально» высокие массы исчезают, а необычно большие спины уже не требуются.
С учётом линзирования итоговая оценка меняется радикально: вместо системы суммарной массой около 240 солнечных (140 + 100) получается слияние примерно на 140 солнечных масс в целом. То есть мы наблюдали не сверхтяжёлую пару, а «обычное» по меркам гравитационно-волновой астрономии событие, просто усиленное и искажённое космической линзой.
Что именно сыграло роль линзы, остаётся загадкой.