Унікальне відкриття астрономів з Шанхайської астрономічної обсерваторії Академії наук Китаю може докорінно змінити наше уявлення про походження подвійних чорних дір. Дослідницька команда під керівництвом доктора Хан Веньбяо представила докази того, що злиття чорних дір, відоме як GW190814, ймовірно, відбулося не у вакуумі космічного простору, а під впливом гравітаційного поля третього, ще загадковішого об’єкта — можливо, надмасивної чорної діри. Це відкриття, опубліковане у журналі The Astrophysical Journal Letters, надає нові підказки щодо механізмів формування подвійних чорних дір, питання, яке залишається відкритим, попри десятки спостережених гравітаційно-хвильових подій. Від моменту першого виявлення гравітаційних хвиль у 2015 році колаборація LIGO-Virgo-KAGRA зареєструвала понад сотню злиттів чорних дір, але повністю пояснити, як саме вони формуються, наука поки не може. Одним з ключових припущень, висунутих командою, став так званий сценарій b-EMRI, згідно з яким надмасивна чорна діра може захопити пару чорних дір, утворюючи ієрархічну потрійну систему. В такій конфігурації подвійна чорна діра обертається навколо масивнішого об’єкта, випромінюючи гравітаційні хвилі на різних частотах. Цей сценарій уже був включений до проєкту LISA і китайських космічних місій як пріоритетне джерело для спостережень. Фокусуючись на події GW190814, дослідники виявили незвичайне співвідношення мас її компонентів — майже 10 до 1. Це вкрай нетипово для ізольованих злиттів і, як вважає команда, може вказувати на те, що об’єкти були частиною складної гравітаційної системи з третім тілом. Альтернативне пояснення — формування системи в акреційному диску активного галактичного ядра, де щільне оточення і гравітаційні збурення могли сприяти зближенню й злиттю чорних дір. Однією з головних ознак присутності третього тіла стала наявність так званого прискорення вздовж лінії зору. Цей ефект, викликаний орбітальним рухом навколо третього об’єкта, змінює частоту гравітаційної хвилі через ефект Доплера і залишає характерний «відбиток» у сигналі. Для виявлення цієї особливості команда розробила нову модель гравітаційних хвиль, яка враховує це прискорення, та застосувала баєсівський аналіз до даних найсильніших сигналів. Для GW190814 модель з урахуванням прискорення значно перевершила класичну — ізольовану — модель, з баєсівським фактором 58:1 на її користь. Оцінене прискорення склало близько 0,002 від швидкості світла за секунду, що ще більше посилило довіру до гіпотези. Це перше міжнародне підтвердження участі третього компактного об’єкта в події злиття подвійної чорної діри. За словами доктора Хана, таке відкриття демонструє, що злиття в GW190814 навряд чи було ізольованим, і натомість могло бути частиною більш складної системи. Це, своєю чергою, відкриває нові горизонти для розуміння сценаріїв формування подібних об’єктів у Всесвіті. Із запуском наступного покоління детекторів гравітаційних хвиль — як наземних (Einstein Telescope, Cosmic Explorer), так і космічних (LISA, Taiji, TianQin) — очікується суттєве підвищення точності вловлювання подібних сигналів. Це дозволить виявити нові події, подібні до GW190814, і пролити ще більше світла на загадкову динаміку формування подвійних чорних дір та їх взаємодію з оточенням.