Астрономы проанализировали новые данные о гравитационных волнах и сделали значимое открытие, касающееся формирования черных дыр из умирающих звезд. В исследовании был выявлен специфический диапазон масс, где естественное образование черных дыр происходит редко. Этот диапазон, обусловленный сложными процессами внутри массивных звезд, варьируется от 50 до 130 солнечных масс.
Причина этого явления — феномен парной нестабильности. В углеродно-кислородном ядре звезд температура достигает уровня, при котором свет преобразуется в пары других элементов. Это резко снижает внутреннее давление и вызывает быстрый коллапс звезды. Мощный взрыв, вызванный разрушением кислорода, не оставляет плотного остатка, необходимого для формирования черной дыры.
Ученые изучили двойные системы, состоящие из двух черных дыр. Разрыв масс особенно заметен у менее массивных объектов. Более массивные черные дыры чаще всего формируются в результате слияния меньших черных дыр, что может искажать общую статистику. Легкие черные дыры, напротив, обычно образуются напрямую из звезд и строго подчиняются физическим законам.
Для точных результатов астрономы проанализировали 153 столкновения черных дыр, зафиксированные детекторами. Сложные вычисления определили границы диапазона: нижний предел — около 44 солнечных масс, верхний — примерно 116 солнечных масс. Также отмечено, что массивные черные дыры вращаются быстрее из-за дополнительной энергии, высвобождаемой при слиянии их прародителей.
Особое внимание привлекли две необычные двойные системы. Одна из них — самая массивная из когда-либо обнаруженных, с общей массой 265 солнечных масс. Это позволило точно определить верхнюю границу диапазона. Вторая система долгое время оставалась загадкой из-за аномальных размеров: один объект находится за пределами установленного диапазона, другой — внутри него. Эти данные помогут глубже понять структуру звезд и уточнить параметры расширения Вселенной.