Цивилизация
Американские астрофизики, изучавшие статистику по зарегистрированным слияниям черных дыр датчиками гравитационных волн LIGO и Virgo, проверили предсказания теоретических моделей, согласно которым в таких двойных системах ориентации вращения каждой отдельной черной дыры будут предпочтительно выровнены противоположным образом — если одна черная дыра вращается по часовой стрелке под углом 90° к плоскости орбиты, то вторая будет вращаться против часовой стрелки под углом 90° к плоскости орбиты. Статистика действительно показала наличие тенденции к антивыравниванию спинов черных дыр и наличие спин-орбитального резонанса, однако количество слияний все еще слишком мало, чтобы на основе этого делать однозначные выводы, так что этот результат нужно признать пока предварительным. Статья об этом опубликована в журнале Physical Review Letters.
Сливающиеся черные дыры постепенно падают друг на друга по спирали, излучая при этом гравитационные волны и теряя кинетическую энергию. Сами по себе черные дыры, входящие в двойную систему, могут вращаться вокруг собственной оси, и это вращение в общем случае не обязательно должно происходить в той же плоскости или иметь то же направление, что и их орбитальное вращение. Однако если вращения черных дыр не согласованы с их орбитальным движением, то они начинают прецессировать и рано или поздно устанавливается своего рода резонанс в этом движении, так называемый спин-орбитальный резонанс — ориентация вращения вызывает изменение ориентации орбиты, что в свою очередь приводит к изменению ориентации вращения и т.д. До сих пор все это рассматривалось лишь как теоретические модели, однако теперь появилась возможность проверить работу этих моделей на реальных слияниях черных дыр, регистрируемых с помощью датчиков гравитационных волн.
Для регистрации гравитационных волн с 2015 года используются две установки LIGO, расположенные в американских городах Ливингстон (штат Луизиана) и Хэнфорд (штат Вашингтон), позволяющие по разнице между путями лучей, прошедших через перпендикулярные туннели, выявить искривления в пространстве, вызванные гравитационной «рябью». Спустя два года заработали также аналогичные европейские датчики Virgo, расположенные возле итальянской Пизы. В совокупности работа этих детекторов позволяет получить дополнительные данные об особенностях сливающихся черных дыр и нейтронных звезд и осуществлять нечто вроде триангуляции — более точно определять область неба, в которой находится источник гравитационных волн, и говорить о реальном появлении гравитационно-волновой астрономии.
Ориентация вращения отдельных черных дыр важна потому, что влияет на конечное состояние уже слившейся черной дыры. За счет излучения гравитационных волн эта конечная черная дыра приобретает толчок (срабатывает третий закон Ньютона) и вылетает далеко за пределы первоначальной системы. Некоторые модели со спин-орбитальными резонансами предсказывают, что в результате подобного толчка скорость черной дыры может превысить 5000 км/с, однако в реальности пока все ограничивалось лишь 300 км/с.