Czarne dziury o największych masach powstają nie z gwiazd, lecz przez łączenie się dużych pustówek, odkryli naukowcy

Nowy spojrzenie na pochodzenie najmasywniejszych czarnych dziur

Naukowcy, analizując 153 zdarzenia zderzeń czarnych dziur zarejestrowane w katalogu GWTC‑4, doszli do wniosku, że obiekty o masie przekraczającej około 45 M⊙ nie powstają bezpośrednio po śmierci gwiazd. Zamiast tego formują się w gęstych skupiskach starych gwiazd, gdzie już istniejące czarne dziury często kolidują i łączą się.

Co dokładnie badano
- Zdarzenia: 153 zarejestrowane zderzenia czarnych dziur wykryte przez LIGO, Virgo i KAGRA.
- Cel: ustalić, jak pojawiają się najcięższe obiekty – natychmiast po kolapsie supermasywnej gwiazdy czy poprzez serię kolejnych zderzeń.

Kluczowe wnioski
1. Dwie grupy czarnych dziur
- *Małe masy* (do ~45 M⊙) – prawdopodobnie rodzą się w wyniku kolapsu jądra masywnej gwiazdy podczas wybuchu supernowej.
- *Duże masy* (> 45 M⊙) – ich rotacja i orientacja wskazują na wielokrotne zderzenia wewnątrz gęstych skupisk.

2. Problem „upadku mas”
Zgodnie z teorią, gwiazdy w określonym zakresie mas po śmierci nie pozostawiają czarnej dziury: wybuch całkowicie niszczy jądro. Dolna granica tego upadku znajduje się około 45 M⊙. Dlatego bezpośrednie powstawanie bardziej masywnych czarnych dziur z jednej gwiazdy jest mało prawdopodobne.

3. Scenariusz łańcucha zderzeń
- Po pierwszym zderzeniu masa rośnie, a w gęstym skupisku szansa na kolejnym spotkaniu wzrasta.
- Tak powstają obiekty o masie przekraczającej 45 M⊙.

Co mówią eksperci
- Izabel Romero‑Show: „Czarne dziury dużej masy rotują szybciej, a ich osie orientacji wydają się przypadkowe – właśnie taki sygnał oczekujemy od wielokrotnych zderzeń w skupiskach”.
- Fabio Antoniini (Uniwersytet w Cardiff): „Teraz pytanie nie dotyczy tylko tego, jak powstają te obiekty, ale także czy korygują one nasze modele ewolucji gwiazd”.

Wniosek
Wyniki podkreślają znaczenie roli gęstych skupisk gwiazd w tworzeniu najcięższych czarnych dziur wykrytych falami grawitacyjnymi. Odkrycie to kwestionuje tradycyjne przekonania o bezpośrednim powstawaniu masywnych czarnych dziur z pojedynczych gwiazd i podkreśla konieczność uwzględnienia wielokrotnych zderzeń w modelach ewolucji obiektów kompaktowych.