Где-то примерно в 6,1 квинтиллиона километров от нас нейтронная звезда и чёрная дыра закружились в смертельном танце и столкнулись. Никто не увидел вспышку, никто не сделал снимок.

Но событие всё равно выдало себя — через рябь в самой ткани пространства-времени, которую уловил детектор в Луизиане. Именно так работает гравитационно-волновая астрономия, и, надо сказать, сюрпризы она подбрасывает регулярно.

Событие получило официальное название GW230529. Его зарегистрировал прибор LIGO в Луизиане в тот момент, когда остальные детекторы сети либо были отключены, либо не обладали достаточной чувствительностью. Поскольку сигнал поймал только один прибор, исследователи не смогли точно определить участок неба, откуда он пришёл. Зато они сумели вычислить массу столкнувшихся объектов — и вот тут началось самое интересное.

Загадочный разрыв масс

С конца 1990-х годов астрофизики подозревали существование так называемого «разрыва масс» между самыми тяжёлыми нейтронными звёздами и самыми лёгкими чёрными дырами. Нейтронные звёзды способны удерживать себя от коллапса примерно до массы в 2–3 Солнца.

Но стоит превысить этот предел — и гравитация берёт верх, превращая объект в чёрную дыру. При этом чёрные дыры, обнаруженные в нашей галактике Млечный Путь, обычно имеют массу минимум в 5 солнечных. Получалась довольно странная «пустая зона» между этими значениями, где почти ничего не наблюдалось.

И вот GW230529 буквально ворвался в эту загадку. Масса меньшего объекта при столкновении составила примерно от 2,5 до 4,5 масс Солнца — прямо внутри того самого разрыва. Перед учёными оказался либо самый тяжёлый из известных нейтронных объектов, либо, что вероятнее, самая лёгкая чёрная дыра, когда-либо обнаруженная.

Как ни посмотри, пустота больше не пустая. Астрономам теперь приходится пересматривать многие представления о том, как вообще рождаются подобные космические объекты.

Почему это важнее, чем кажется

Обнаружение объекта внутри «разрыва масс» важно не только ради красивых цифр. Оно напрямую связано с тем, как мы понимаем физику звёзд.

Масса объекта, который остаётся после слияния двух сверхплотных тел, зависит от внутреннего устройства нейтронных звёзд — а оно до сих пор изучено далеко не полностью. Определить максимально возможную массу нейтронной звезды сегодня считается одной из самых горячих тем современной астрофизики. И события вроде GW230529 помогают приблизиться к ответу.

Есть и ещё один любопытный момент — что именно происходит во время такого столкновения. Если чёрная дыра не слишком массивна, нейтронная звезда может быть буквально разорвана на части ещё до полного поглощения. При этом выделяется колоссальная энергия и образуются тяжёлые элементы.

Да-да, именно так, как считают учёные, во Вселенной появляется значительная часть золота и платины. Неплохое происхождение для ювелирных украшений, согласитесь.

В случае с GW230529 светового сигнала заметить не удалось — во многом потому, что точное место события осталось неизвестным. Но сама вероятность того, что небольшая чёрная дыра могла разорвать нейтронную звезду, а не мгновенно «проглотить» её, намекает: подобные столкновения могут быть настоящими космическими фабриками тяжёлых элементов, разбросанными по всей Вселенной.

Гравитационные волны — новый телескоп

В сотрудничестве LIGO–Virgo–KAGRA участвуют почти 2 000 учёных, а в каталоге проекта уже сотни зарегистрированных слияний чёрных дыр. То, что когда-то было почти экспериментальной попыткой «услышать» Вселенную, сегодня превратилось в полноценную наблюдательную программу.

Каждый новый этап работы детекторов делает их чувствительнее. Они начинают замечать события, которые ещё несколько лет назад просто растворились бы в космическом шуме.

GW230529 — лишь одна точка в огромной картине. Но четвёртый цикл наблюдений обещает намного больше открытий. Чем больше сигналов удастся зарегистрировать, тем точнее станут модели нейтронных звёзд, тем яснее будет понимание процессов внутри них — и тем ближе человечество подойдёт к разгадке таинственного «разрыва масс», который столько лет оставался одной из самых странных загадок космоса.

Заключение

Вселенная редко раскрывает свои тайны прямо и громко. Иногда она делает это едва заметной рябью в пространстве-времени, которую способны уловить только сверхчувствительные приборы. И именно такие сигналы сегодня помогают учёным буквально переписывать наши знания о чёрных дырах, нейтронных звёздах и рождении тяжёлых элементов. Кто знает, какие ещё космические секреты скрываются в этих почти неслышных вибрациях?