Сигнал GW190412 впервые позволил оценить направление отдачи слившихся чёрных дыр
Анализ сигнала GW190412 ограничил направление отдачи слившейся чёрной дыры и исключил скорости ниже 50 км/с, типичной для плотных шаровых скоплений.
Исследователи Университета Сантьяго-де-Компостела под руководством Хуана Кальдерона Бустильо восстановили направление отдачи чёрной дыры, образовавшейся при слиянии GW190412, говорится в статье на doi.org. Сигнал зарегистрировали в 2019 году детекторы LIGO и Virgo, он исходит от двух чёрных дыр заметно разной массы. Анализ исключает скорости отдачи ниже 50 км/с, типичной скорости убегания из плотных шаровых скоплений, с байесовским фактором около 21, или с вероятностью около 95% nature.com
doi.orgnature.comОткрыть источник ↗.
Почему направление отдачи было трудно измерить
Общая теория относительности предсказывает, что гравитационные волны уносят линейный импульс. Если в разные стороны уносится неодинаковый импульс, слившаяся чёрная дыра получает отдачу. Её величина определяется отношением масс и спинами источника, а для оценки направления нужны два угла ориентации источника.
Угол наклона орбиты обычно приводится в наблюдениях гравитационных волн. Азимутальный угол до сих пор не использовали, пишут авторы. Детектор не отслеживает конечную чёрную дыру: он регистрирует крошечные растяжения и сжатия пространства-времени, по которым восстанавливают свойства исходной пары.
Как высшие моды определяют угол
Сигнал GW190412 содержит моды высших порядков, дополнительные компоненты волны, которые сильнее выражены у пар неравной массы. Их взаимодействие зависит от направления наблюдения на систему, и это даёт недостающий угол nature.com
doi.orgnature.comОткрыть источник ↗. Команда сопоставила данные с суррогатной моделью волновой формы NRSur7dq4, построенной на численных расчётах общей теории относительности.
Все значения приведены для 90-процентного доверительного интервала. Отдача образует с орбитальным угловым моментом угол 32 (+35, −14) градуса; он определён в опорный момент −100M до слияния, где M — масса системы в геометрических единицах. Угол с лучом зрения равен 44 (+19, −17) градуса, то есть примерно от 27 до 63 градусов. Третий, азимутальный угол отдачи также ограничен.
Авторы ожидают, что такая характеристика отдачи поможет оценивать кандидатов в мультиканальные наблюдения слияний чёрных дыр в активных ядрах галактик: можно будет проверять, согласуются ли наблюдаемые сигналы с предложенными механизмами электромагнитного излучения. Данные деформации открыты через Gravitational Wave Open Science Center, код вывода параметров Bilby и модель NRSur7dq4 также находятся в открытом доступе.
