Новые данные LIGO/Virgo показывают, что каждая пятая гравитационная волна может возникать в активных галактических ядрах

Исследователи, работающие с данными детекторов гравитационных волн LIGO, Virgo и KAGRA (LVK), представили свидетельства, связывающие некоторые зарегистрированные случаи со сверхмассивными ядрами галактик (AGN). За четыре цикла наблюдений выявлено более 300 слияний черных дыр, но их механизмы образования оставались не до конца понятны. Новое исследование указывает на то, что от 9% до 22% этих событий могут происходить в аккреционных дисках AGN — областях, окружённых сверхмассивными черными дырами и насыщенных газом и пылью.

Ранее основными теориями считалось образование пар черных дыр в плотных звездных кластерах или в независимых двойных системах. Однако в аккреционных дисках AGN гидродинамические взаимодействия в насыщенной газом среде способствуют сближению черных дыр звездной массы. Теоретически эти слияния могут сопровождаться электромагнитным излучением, но его обнаружение осложнено из-за высокой изменчивости AGN и ошибок в определении местоположения источников гравитационных волн.

Для проверки гипотезы учёные разработали статистический метод анализа распределения AGN в областях событий LVK. Метод учитывает разнообразие расположения AGN и их удаленности, применяя трёхмерное разбиение пространства (тесселяция Вороного). Ключевыми параметрами стали светимость ядер и отношение Эддингтона, показывающее скорость поглощения материи относительно теоретического предела. Анализ выявил избыточное количество AGN с низкой светимостью и средней скоростью аккреции рядом с источниками гравитационных волн.

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

С увеличением числа событий, регистрируемых LVK, и расширением каталогов AGN, точность оценок улучшится. Это позволит подробнее изучить роль аккреционных дисков в слияниях черных дыр и уточнить модели их эволюции в экстремальных условиях.

Источник: iXBT