Линзирование могло завысить массу чёрных дыр в необычном слиянии

Сигнал гравитационных волн GW231123, зарегистрированный обсерваторией LIGO 23 ноября 2023 года, мог быть искажён гравитационным линзированием. К такому выводу пришла группа исследователей, предложившая альтернативное объяснение необычно большим массам чёрных дыр, которые следовали из первоначальной интерпретации наблюдения.

Изначально сигнал связали со слиянием чёрных дыр массой около 140 и 100 масс Солнца. Такие параметры трудно согласовать с обычными моделями звёздной эволюции, особенно с учётом предполагавшегося быстрого вращения обоих объектов.

Авторы работы допускают, что гравитационные волны по пути к Земле были отклонены и усилены массивным объектом или структурой. Гравитационное линзирование известно по наблюдениям света: гравитация массивного объекта искривляет пространство-время и меняет траекторию излучения от более далёкого источника. По словам исследователей, тот же эффект применим и к гравитационным волнам; при этом их анализу дополнительно помогают эффекты дифракции и интерференции.

Команда создала математическую модель линзирования и программное обеспечение для её обработки. Согласно расчётам, роль линзы мог сыграть компактный объект массой примерно от 190 до 850 масс Солнца либо протяжённая структура, например шаровое звёздное скопление. С учётом этого сценария общая масса системы, породившей GW231123, оценивается в 140 масс Солнца вместо первоначальных 240.

Такое объяснение также не требует считать, что чёрные дыры обладали необычно высокими скоростями вращения. Однако природа предполагаемой линзы остаётся неизвестной. Один компактный объект массой от 100 до 1000 масс Солнца, как отмечают авторы, должен быть крайне редким; дальнейшие исследования должны проверить, могли ли возникнуть такие объекты или сигнал объясняется совокупностью менее массивных тел, включая звёзды.