Новые данные LIGO/Virgo выявили, что каждая пятая гравитационная волна может рождаться в активных ядрах галактик

Учёные, работающие с данными гравитационно-волновых детекторов LIGO, Virgo и KAGRA (LVK), представили доказательства связи части зарегистрированных событий с активными ядрами галактик (AGN). За четыре цикла наблюдений зафиксировано более 300 слияний чёрных дыр, но механизмы их формирования оставались не до конца ясны. Новое исследование предполагает, что от 9% до 22% этих событий могут возникать в аккреционных дисках AGN — областях вокруг сверхмассивных чёрных дыр, заполненных газом и пылью.

Ранее основными гипотезами были формирование пар чёрных дыр в плотных звёздных скоплениях или в изолированных двойных системах. Однако в аккреционных дисках AGN гидродинамические взаимодействия в плотной газовой среде способствуют сближению чёрных дыр звёздной массы. Теоретически такие слияния могут сопровождаться электромагнитным излучением, но его обнаружение затруднено из-за высокой переменчивости AGN и погрешностей в определении координат источников гравитационных волн.

Для проверки гипотезы учёные разработали статистический метод, анализирующий распределение AGN в регионах событий LVK. Метод учитывает неоднородность положения AGN и их удалённость, используя трёхмерное разбиение пространства (тесселяция Вороного). Ключевыми параметрами стали светимость ядер и отношение Эддингтона — показатель скорости поглощения материи относительно теоретического максимума. Анализ выявил избыток AGN с низкой светимостью и умеренной скоростью аккреции вблизи источников гравитационных волн.

Моделирование методом Монте-Карло показало, что вероятность случайного совпадения составляет менее 0,1%. Этот результат сохраняется даже после исключения событий с высокой точностью локализации, хотя корреляция ослабевает. Полученные данные — первое наблюдательное подтверждение влияния среды AGN на формирование источников гравитационных волн.

С ростом числа событий, регистрируемых LVK, и расширением каталогов AGN, точность оценок увеличится. Это позволит детальнее изучить роль аккреционных дисков в слияниях чёрных дыр и уточнить модели их эволюции в экстремальных условиях.

 Источник: arXiv