Наблюдения за гравиволнами позволили найти 128 слияний черных дыр и нейтронных звезд
До сих пор совместные наблюдения гравитационно-волновых обсерваторий LIGO, Virgo и KAGRA показывали только 90 кандидатов в слияния, порождающие гравиволны. Новый каталог более чем удвоил число этих объектов и породил серьезные астрофизические вопросы.
Среди кандидатов в гравитационно-волновые слияния чрезвычайно мало слияний нейтронных звезд между собой (BNS на картинке), а также нейтронных звезд с черными дырами (NS-BH mergers). Почти все идентифицированные по массе источники сигнала относятся к слияниям черных дыр (BBH mergers). Во Вселенной стандартной космологической модели это выглядит очень странно, поскольку нейтронных звезд должно быть минимум вдвое больше, чем черных дыр. Соответственно, чаще должны быть и слияния НЗ, но на практике наблюдается обратное / © Wikimedia Commons
Астрономии известна так называемая начальная функция масс звезд, распределение частоты встречаемости светил разной массы во Вселенной. По ней выходит, что черных дыр в ней должно быть в разы меньше, чем нейтронных звезд. Однако на практике наблюдения за гравиволнами показывают, что нейтронные звезды сливаются как минимум в десятки раз реже, чем черные дыры. Это нелогично, потому что более частые объекты чаще должны сближаться до расстояний, ведущих к их слиянию. То есть по гравиволновым наблюдениям либо нейтронных звезд в сто раз меньше, чем должно быть, либо черных дыр в сто раз больше, чем должно быть.
Другой вопрос, поднимаемый новыми наблюдениями: почему вообще в данных такое огромное количество слияний черных дыр, при том, что наблюдения в оптическом диапазоне показывают ничтожно малое число событий такого рода. Слияния, которые регистрируют LIGO, Virgo и KAGRA, должны происходить там же, где находятся обычные звезды — в дисках галактик.
Но в таком случае они неизбежно будут притягивать к себе не только другие черные дыры, но и обычную материю — звезды, газ и прочее. А в таком случае вокруг черной дыры образуются аккреционные диски из газа и пыли. По опыту массивных черных дыр они раскалены до высоких температур и должны наблюдаться телескопами, улавливающими электромагнитные волны. На практике, тем не менее, такое не наблюдается: там, откуда приходят гравиволны от слияния, не заметно никакого свечения аккреционных дисков.
Как уже писал Naked Science, несколько ранее, еще после первых наблюдений LIGO, была сформулирована теория циклической космологии, позволяющая объяснить такие явления. По ней число черных дыр должно быть радикально выше числа нейтронных звезд, поскольку черные дыры могут пережить цикл расширения и сжатия Вселенной, накапливаясь от одного такого цикла к другому.
При этом они будут концентрироваться не в дисках галактик, а в удаленных от них темных шаровых скоплениях, подобных шаровым скоплениям звезд, лежащим вне галактических дисков. Это может объяснять как острый дефицит слияний нейтронных звезд на фоне частых слияний черных дыр, так и отсутствие аккреционных дисков в районах, откуда приходят гравиволны от таких слияний. Поскольку в темных шаровых скоплениях почти нет газа и пыли, образовывать аккреционный диск там не из чего.
