Столкновение двух чёрных дыр с образованием одного, куда более массивного монстра, считается являем редким, но не то чтобы совсем уникальным: в конце концов, сверхмассивные чёрные дыры, располагающиеся в центрах галактик, могли образоваться только через многочисленные слияния менее массивных объектов подобного рода. В течение многих лет продолжаются споры о том, что первично, а что вторично. Галактики ли образовывались вокруг массивных чёрных дыр, или, наоборот, массивные чёрные дыры являются продуктом галактик? Разгадать эту загадку до сих пор казалось невозможным, но вот в дело вступило компьютерное моделирование.
Чёрной дырой называется область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света (в том числе и кванты самого света). Обычно объекты подобного рода образуются вследствие взрывов (превращений в сверхновые) особо массивных звёзд. Но, учитывая, что известный науке предел звёздной массы составляет «всего» 300 масс Солнца, формирование чёрной дыры, достаточно массивной, чтобы способствовать образованию целой галактики, в принципе невозможно. Гипермассивные чёрные дыры, как уже сказано, образуются слиянием.
Команда астрофизиков в Университете Кардиффа во главе с Иоаннисом Камарецосом продемонстрировала, что анализ гравитационных волн, возникающих при столкновении двух чёрных дыр, позволяет реконструировать их массу и спин — «исходные данные», которые, как казалось раньше, невозможно получить после того, как из столкновения формируется новая чёрная дыра.
По крайней мере, это показала компьютерная модель, в основу которой положены предсказанные общей теорией относительности гравитационные волны, расходящиеся во все стороны при столкновении чёрных дыр. ОТО предсказывает также, что в волнах, расходящихся от новообразованных чёрных дыр, закодирована информация о массе и скорости вращения той дыры, что получается в итоге. Камарецос и его коллеги показали, что из этих «сигнальных» (ringdown) волн можно вычленить также и данные об исходных чёрных дырах.
Приложив результаты этого исследования к данным о самых ранних этапах развития Вселенной, можно выяснить, какую роль чёрные дыры играли в формировании первых галактик… но только при условии, что гравитационные волны и вправду будут обнаружены.
А пока этого не произошло.